miR-378在甲状腺激素诱导的骨骼肌自噬及能量代谢调控中的作用及其机制探讨

Thyroid hormone(TH) plays an important role in regulating whole-body energy metabolism. Skeletal muscle is a major target organ of TH. Autophagy is essential for normal muscle morphology and function, as well as metabolic homeostasis. TH can induce autophagy in muscle, whose molecular basis remains unclear. Our preliminary study revealed that TH was able to induce miR-378 overexpression, which was involved in the regulation of autophagic homeostasis in skeletal muscle. We identified PDPK1 as a major target of miR-378, which was implicated in the regulation of autophagy via its downstream AKT/mTOR pathway. Thus TH might influence autophagy and metabolism in skeletal muscle via inducing miR-378 and consequently inhibiting PDPK1. Based on these findings, we will continue to explore the molecular mechanism underlying the profound effect of TH on skeletal muscle, focusing on the TH/miR-378/PDPK1 pathway. Finally we will propose a new working model, as well as new strategies for treating metabolic diseases based on epigenetics and autophagy.

甲状腺激素在调控机体能量代谢的过程中发挥着重要作用，骨骼肌是甲状腺激素作用的主要靶器官之一。自噬在维持骨骼肌的正常形态及功能，以及能量代谢稳态调控中发挥着重要作用。甲状腺激素可诱导骨骼肌自噬，但具体机制不清。本课题组以miRNA为切入点，发现甲状腺激素能诱导骨骼肌中miR-378表达增加，而miR-378很可能参与骨骼肌自噬稳态的调控。进一步研究发现，PDPK1是miR-378的重要靶基因之一，而PDPK1可通过其下游的AKT/mTOR信号通路对自噬产生调控作用。因此，甲状腺激素很可能通过上调miR-378，进而抑制PDPK1，影响骨骼肌的自噬及能量代谢。本项目将以T3/miR-378/PDPK1这一通路为主线，深入研究甲状腺激素对骨骼肌自噬及代谢稳态的重要调控作用，提出新的作用机制模型，并为开发基于miR-378/PDPK1通路及自噬的代谢性疾病防治策略提供理论参考。

甲状腺激素主导的代谢调控网络在人体能量代谢调控的过程中发挥着重要作用。本项目重点研究了受甲状腺激素调控的miRNA（以miR-378为代表）在骨骼肌中的作用。我们发现，T3处理的甲减小鼠的骨骼肌中miR-378表达上调明显。miR-378的宿主基因PGC1β的上游启动子中含有多个FOXO的反应元件，能够与FOXO1结合并激活后启动转录。miR-378敲除的小鼠骨骼肌萎缩，而自噬通路被抑制。由于T3可以激活自噬，而T3本身可以上调miR-378表达，因此miR-378可能介导了T3对骨骼肌自噬的促进作用。我们发现PDK1是miR-378的靶基因，而AKT是PDK1的直接下游，AKT上的Thr-308位点直接受到PDK1的磷酸化修饰调控。过表达miR-378导致AKT和mTOR的磷酸化减少，而在转染PDK1的细胞中，过表达miR-378对AKT和mTOR磷酸化的影响大大减弱，提示自噬被激活。我们还发现，调控内源性线粒体途径凋亡通路起始的CASP9也是miR-378的直接靶基因。miR-378敲除小鼠的骨骼肌在自噬通路受到抑制的同时，内源性线粒体途径凋亡通路被激活。miR-378在骨骼肌中的抗凋亡作用主要通过靶向CASP9来实现。在贝氏和杜氏肌营养不良症患者的肌活检样本中发现，miR-378水平明显下降而PDK1和CASP9的蛋白水平则明显增加。由此可见，骨骼肌中的miR-378是一种促进自噬和拮抗凋亡的调控因子，参与维持了凋亡和自噬的动态平衡。本研究还发现miR-378介导了T3对肝脏胆固醇代谢的调控作用。甲减小鼠的肝脏miR-378水平明显下降，而甲亢小鼠的肝脏miR-378水平明显上升。在小鼠肝脏中特异性过表达miR-378能够显著降低血清胆固醇水平，与T3的作用类似。肝脏过表达miR-378引起肝脏胆汁酸合成和排泄的增加可能是血清胆固醇水平下降的主要原因。我们发现，肝脏中胆汁酸合成基因的转录抑制因子MAFG是miR-378的靶基因，miR-378主要影响MAFG的蛋白水平，而对其mRNA水平影响不明显。肝脏中过表达MAFG的小鼠血清胆固醇水平升高，MAFG抑制了CYP7B1、CYP8B1和CYP27A1的表达，但不影响CYP7A1的表达，表明肝脏MAFG不仅是胆汁酸合成的关键调节因子，也是胆固醇稳态的重要调节因子，在肝脏中介导了T3以及miR-378的作用。