HNF1b对ROS的调控及其在胰岛素抵抗中的分子机制研究

Insulin resistance is the hallmark of type 2 diabetes mellitus and metabolic syndrome. Although oxidative stress plays a key role in the pathogenesis of insulin resistance, the molecular mechanism is still not clear. Our previous results demonstrated that (1) Down-regulation of hepatocyte nuclear factor 1b (HNF1b) mRNA was closely related with oxidative stress, enhanced gluconeogenesisthe and genetic sensitivity of oxidative stress-induced insulin resistance, indicating the key role of HNF1b in the interation of ROS and glucose metabolism. Based our previous results and literature, we propose a scientific hypothesis: in the background of genetic sensitivity, oxidative stress inhibits the function of HNF1b, and deficiency of HNF1b function induces or aggravates oxidative stress, resulting in vicious cycle, leading to the promotion of gluconeogenesis, inhibition of glycogen synthesis, disturbance of insulin signal, and insulin resistance. To verify the hypothesis, in the present project, we will (1) firstly clarify the characteristics of the expression of HNF1b under the condition of insulin resistance; (2) secondly establish the cell and animal model of HNF1b knock down/up, and study the effect of HNF1b deficiency on insulin sensitivity and redox balance and possible mechanisms; (3) further study the targets of HNF1b and its transcriptionally regulatory mechanisms. After all these experiments, we are able to elucidate the key role of HNF1b deficiency in insulin resistance and provide theoretical and practical evidence for the insight into the pathogenesis and preventive strategy of insulin resistance.

胰岛素抵抗是2型糖尿病、代谢综合征等多种病症的基本病理机制。氧化应激是胰岛素抵抗的关键诱因，然而具体的分子机制还不明确。我们的前期研究发现，肝细胞核因子1b（HNF1b）表达降低与氧化应激、糖异生增加、胰岛素抵抗易感性密切相关，提示HNF1b可能是联系ROS和糖代谢的关键枢纽。基于前期研究及文献进展，我们提出科学假说：在遗传背景下，氧化应激抑制HNF1b表达，HNF1b缺陷诱导/加重氧化应激，形成恶性循环，扰乱胰岛素信号，促进糖异生，抑制糖原合成，最终导致胰岛素抵抗。为证明该假说，本项目拟从HNF1b在氧化应激和胰岛素抵抗状态下的变化特点入手，利用敲减/过表达HNF1b的细胞、动物模型，研究HNF1b对胰岛素敏感性和氧化还原平衡的影响及机制，并深入研究HNF1b的靶点及转录调控机制。有望明确HNF1b功能缺陷在胰岛素抵抗中的关键作用和机制，为认识其发病机制及提出防治策略提供理论和实验依据。

胰岛素抵抗是2型糖尿病、代谢综合征等多种病症的基本病理机制。氧化应激是胰岛素抵抗的关键诱因，然而具体的分子机制还不明确。肝细胞核因子1b（HNF1b）是肝细胞核因子家族成员，HNF1b基因突变是MODY5的发病病因。然而，HNF1b功能异常在胰岛素抵抗发生中的作用及调节机制还不清楚。本项目针对胰岛素抵抗发生机制的关键科学问题，以肝细胞核因子1b（HNF1b）的功能研究为突破口，系统地研究HNF1b对糖脂代谢和氧化还原平衡的调控作用，重点研究HNF1b与ROS相互作用引起胰岛素信号和糖脂代谢紊乱的分子机制。本课题组构建了高脂、高糖饮食等因素诱导的胰岛素抵抗动物模型，利用Real-time PCR、western blot、免疫荧光、免疫共沉淀、报告基因、CHIP等技术，利用HNF1b 的敲减和过表达慢病毒载体，构建HNF1b敲减和过表达的细胞和动物模型，研究了HNF1b调控氧化还原系统、脂肪肝、脂肪分化和胰岛素抵抗的作用。我们发现：（1）HNF1b是调控氧化还原稳态的新的核心转录因子，一方面，HNF1b既可以与一系列抗氧化酶启动子抗氧化反应元件（ARE）结合，直接转录调控SOD、CAT、GPx、GCLc、GCLm、GR、HO-1等抗氧化酶的表达，也可以通过与Nrf2相互作用间接调节抗氧化酶的表达；另一方面，HNF1b转录抑制糖尿病治疗的一个重要靶点DPP4与NOX1的表达，抑制内质网应激，阻断ROS的生成，进而调控氧化还原稳态。（2）明确HNF1b抑制脂肪肝形成和肝胰岛素抵抗的作用及机制。在肝组织中，HNF1b通过下调DPP4，并抑制NOX1的表达，抑制内质网应激，阻断肝脂质合成，改善遗传性与饮食诱导的肝脂肪变性和胰岛素抵抗。（3）明确HNF1b抑制脂肪细胞分化和脂肪细胞胰岛素抵抗的作用及机制。在脂肪组织中，HNF1b通过转录抑制PPARγ信号通路与抑制前脂肪细胞有丝分裂扩增（MCE），促进脂肪细胞凋亡、自噬，上调抗氧化酶表达，下调ROS水平，抑制脂肪细胞分化过程，从而改善肥胖和胰岛素抵抗。通过以上研究，我们明确了HNF1b在调控氧化还原稳态、脂肪肝、脂肪细胞分化、肥胖和胰岛素抵抗中的关键作用和机制，为认识相关发病机制及提出防治策略提供理论和实验依据。