中枢CART信号调控NPY诱导外周胰岛素抵抗形成的作用及机制研究

In recent years, the regulation of central nervous system on peripheral insulin resistance (IR) becomes a research hotspot in diabetic field.Our previous research indicated neuropeptide Y (NPY) expressing in energy modulation center contribute to the peripheral IR, but the mechanism is still not clear. Accumulating evidence suggested that there is close location between cocaine amphetamine transcriptional regulatory peptides (CART) and NPY expressed in central nervous system. Moreover, our result indicated CART stimulated hypothalamus NPY expression. Our hypothesis is central CART contributes IR by modulating NPY expression. In this project, CART gene will be over expressed or silenced (activator/ recombinant lentiviral particles and si/sh RNA) in vivo and in vitro experiments. Primary nerve cells and IR rats’ brain slices will be incubated by CART, NPY expression and ERK signaling pathway will be measured. CART will be used to intervene the differentiated 3T3-L1 cells or C2C12 cells, and the effect of CART and NPY on carbohydrate metabolism in adipocytes will be detected. The aim of this project is to elucidate the modulation of CART on NPY induced peripheral tissue IR, and find a new therapeutic strategy for IR.

近年，中枢神经系统对外周胰岛素抵抗（IR）的调控备受关注。课题组前期发现食欲促进递质—神经肽Y（NPY）可诱导IR形成，但其调控机制不明。项目基于中枢NPY与可卡因-苯丙胺转录调节肽（CART）表达位置紧密关联的解剖学特性，以及课题组进一步实验发现（CART刺激体外培养脑片NPY释放），推测中枢CART信号可能通过调控NPY诱导外周IR形成。拟于体外诱导分化3T3-L1/C2C12细胞、原代神经细胞、脑片以及大鼠体内，双向调节CART（激动剂与重组慢病毒注射、si-与sh-RNA），阐明CART对NPY及外周IR的潜在影响；解析中枢CART/NPY信号对IR的关键调控；寻找CART与NPY间的信号级联途径（预实验提示可能与ERK1,2磷酸化相关）；从而揭示中枢CART/NPY信号与外周IR关联，探索其信号级联机制，旨在深入理解IR乃至代谢紊乱形成机理，为其干预提供新的策略与依据。

近年，中枢神经系统对外周胰岛素抵抗(insulin resistance, IR)的调控备受关注。课题组前期研究提示食欲促进递质—神经肽Y(neuropeptide Y，NPY)可能参与诱导IR形成，但其调控机制不明。基于中枢NPY与可卡因-苯丙胺转录调节肽(cocaine amphetamine transcriptional regulatory peptides，CART)表达位置紧密关联的解剖学特性，以及我们的实验发现CART刺激体外培养脑片NPY释放，课题组推测中枢CART信号可能通过调控NPY诱导外周IR 形成。进一步课题组发现中枢p62在糖尿病外周IR及糖尿病并发症的发病环节中起着重要作用。一方面，p62通过调控脂肪的生成和分化，缓解体内脂质堆积并改善IR。另一方面，p62通过调节肝脏糖脂代谢改善IR。p62敲除鼠肝组织的PGC-1α/β处于低水平，脂肪酸氧化受阻，糖异生异常，肝脂质堆积，最终出现脂肪肝表型，胰岛素敏感性下降。与之相应，链脲霉素诱导的糖尿病小鼠肝脏p62水平明显降低，可见在肝脏糖脂代谢中p62的作用至关重要。我们的另一部分研究进一步证实了下丘脑CART与NPY不仅存在解剖学的联系，而且可以相互调控蛋白水平及功能，最终通过白色脂肪组织Y5受体影响胰岛素信号通路抑制葡萄糖摄取，诱导外周IR形成。此外，基于新近研究已经证实氧化应激在糖尿病IR及并发症中的重要作用，以及核因子E2相关因子（nuclear factor-E2–related factor 2，Nrf2）通路是体内重要的抗氧化应激防御通路这一事实。课题组研究发现激活Nrf2通路不仅可以改善糖尿病IR，还可通过其下游信号通路蛋白增加细胞迁移能力、减轻高糖诱导的氧化应激损伤，进而促进创口愈合。而临床使用的二肽基肽酶4（dipeptidyl peptidase 4，DPP-4）抑制剂既可直接也可通过诱导成纤维细胞产生基质细胞衍生因子1a间接促进人皮肤上皮细胞迁移和上皮-间质转化，从而对糖尿病溃疡愈合发挥有利作用。. 综上，在本研究项目的资助下，课题组研究了中枢p62与外周IR及糖尿病的关系，阐释了NPY/CART调控外周IR形成的机制，为外周IR干预提供新的策略与依据。