小檗碱调控LKB1-AMPK-TORC2信号网络抗糖尿病多元效应的分子机制

本课题在发现小檗碱具有促进胰岛素分泌,改善胰岛素抵抗,促进肝细胞葡萄糖代谢,调节脂质代谢等功效的基础上，采用现代细胞生物学和分子生物学技术，整体与离体实验相结合，机能与代谢检测相结合，研究小檗碱对LKB1-AMPK-TORC2信号网络的调控作用，初步阐明小檗碱同时具有促进胰岛素分泌,改善胰岛素抵抗,促进肝细胞葡萄糖代谢,调节脂质代谢等多重抗糖尿病功效的共同分子机制和关键分子靶点，为小檗碱治疗2型糖尿病的临床推广和进一步开发以小檗碱为母核分子结构、具有"单靶点，多途径"的新型治疗特点的小檗碱类抗糖尿病新药奠定理论基础。

本项目在发现小檗碱具有促进胰岛素分泌,改善胰岛素抵抗,促进肝细胞葡萄糖代谢,调节脂质代谢等功效的基础上，结合离体实验和在体实验，研究小檗碱对LKB1-AMPK-TORC2信号网络的调控。离体研究表明，1）小檗碱明显改善高糖/高脂诱导的3T3-L1细胞的胰岛素抵抗，其机制与其抑制IKKß Ser181，减少IRS-1Ser307，从而调节胰岛素信号蛋白IRS-1，PI-3K p85的表达有关；2）小檗碱有效改善高脂诱导的 HepG2细胞的胰岛素抵抗，降低PEPCK，G6Pase，FAS，ACC和P-ACC的表达。其机制与其活化LKB1, 磷酸化AMPK，调节TORC2，从而调控其下游的糖脂相关蛋白的表达有关。3）小檗碱短时干预对高糖高脂诱导的NIT-1胰岛β细胞基础胰岛素分泌和GSIS有抑制作用，而长时间干预则相反，AICAR抑制基础胰岛素分泌和GSIS，而Compound C则相反。提示小檗碱不仅可激活AMPK，增强胰岛素敏感性，而且长期用药可促进胰岛β细胞分泌胰岛素来调节糖代谢。4）小檗碱能促进高糖/高脂诱导的NIT-1胰岛β细胞细胞中自噬囊泡的形成，同时小檗碱、AICAR及Rapa均能增加模型组中AMPK、TSC1、LC3-Ⅱ蛋白表达而Compound C则相反。提示小檗碱激活AMPK，活化TSC1，抑制mTOR信号通路，促进自噬来发挥保护胰岛β细胞的作用。在体研究表明，小檗碱对二型糖尿病大鼠有治疗作用，可降低空腹血糖，增强胰岛素的敏感性，调节脂质代谢，其机制与其调控LKB1-AMPK-TORC2信号网络有关。小檗碱通过激活LKB1 1）活化脂肪细胞AMPK, 作用于脂质代谢关键酶，从而调节脂质代谢；2）活化骨骼肌AMPK，导致GLUT4的转位增加，肌肉对胰岛素的敏感性增加从而改善胰岛素抵抗；3）活化胰岛-细胞AMPK，激活TSC1，抑制mTOR信号通路，促进自噬的产生来发挥保护胰岛β细胞的作用。4）活化肝细胞AMPK，激活TORC2，抑制肝糖生成相关酶表达从而减少肝糖生成；本项目初步阐明了小檗碱同时具有促进胰岛素分泌,改善胰岛素抵抗,促进肝细胞葡萄糖代谢,调节脂质代谢等多重抗糖尿病功效与其调控LKB1-AMPK-TORC2信号网络有关，从而为进一步开发以小檗碱为母核分子结构、具有“单靶点，多途径”的新型治疗特点的小檗碱类抗糖尿病新药奠定了理论基础。