两色金鸡菊基于Akt/FoxO1改善胰岛素抵抗的物质基础和作用机制研究

Now people has been realized that prevention is more important than treatment. The occurrences of obesity, diabetes and cardiovascular diseases can be effectively controlled by the improvement of insulin resistance. Gluconeogenesis suppressed with the mechanism of FoxO1 in a manner inhibited by Akt-mediated phosphorylation in liver, thereby reducing glucose production and improve insulin resistance. Our previous research showed that the flower of Coreopsis tinctoria significantly improve the insulin resistance of high fat and sugar induced hamster. The early metabolomics studies showed that Coreopsis tinctoria can improve the glucose uptake, gluconeogenesis and the citric acid cycle, stimulate the phosphorylation of Akt and down-regulate the expression of G6pase and PEPCK. All those results indicated that the Coreopsis tinctoria possibly improve insulin resistance through Akt/FoxO1 pathway. The project intends focus on the purification and identification of more small molecule compounds, to figure out the principles components and mechanism of Coreopsis tinctoria improve insulin resistance in vivo and in vitro, in an efforts to provide a scientific evidence for the developing and utilization of Coreopsis tinctoria.

人类的健康意识已由治疗逐步转向预防，及时地改善胰岛素抵抗可以有效地降低肥胖、糖尿病、心脑血管等疾病发病率。在肝脏中Akt通过降低FoxO1的活性抑制糖异生，从而减少葡萄糖的产生，进而改善胰岛素抵抗。我们前期的代谢组学和分子生物学研究发现，菊科植物两色金鸡菊能够明显改善高糖高脂饮食诱导的金黄地鼠胰岛素抵抗：改善糖吸收、糖异生及三羧酸循环；促进Akt的磷酸化，下调G6Pase 和PEPCK的表达。由此我们推测，两色金鸡菊可能通过调节Akt/FoxO1通路改善胰岛素抵抗，然而，其作用机制和物质基础尚不不明确。为此，项目拟在前期工作基础上，对两色金鸡菊化学成分进行系统提取分离，采用胰岛素抵抗的金黄地鼠作为动物模型，高糖诱导的胰岛素抵抗HepG2细胞作为细胞模型，进一步探讨两色金鸡菊改善胰岛素抵抗的作用机制及物质基础,为深度开发两色金鸡菊用以预防胰岛素抵抗相关疾病提供科学依据。

本研究对两色金鸡菊进行了系统的化学成分研究，建立了2种体外细胞模型并对化合物进行了活性筛选，同时，用3种体内动物实验进行了两色金鸡菊总黄酮的药效学验证，结合网络药理学和多组学进行了深入的机制研究，阐明了两色金鸡菊改善胰岛素抵抗的有效物质基础，为两色金鸡菊的深度开发提供了科学依据。. 研究结果表明，两色金鸡菊主要含有黄酮类成分，在黄酮类成分中查尔酮类成分占比较多。建立了高糖高脂饮食诱导的胰岛素抵抗大鼠，并首次从从代谢的角度阐释了HFD对大鼠代谢底物的影响及两色金鸡菊茶饮对其干预作用。同时建立了STZ诱导的2型糖尿病大鼠以及瘦素受体基因缺陷的自发性2型糖尿病db/db小鼠模型，发现两色金鸡菊总黄酮具有很好的降血糖的潜力，有望开发成辅助降糖药或者辅助降糖的保健品。.网络药理学结合多组学研究表明：（1）db/db小鼠的糖代谢紊乱引起了脂类代谢、氨基酸代谢、核酸代谢异常，并通过己糖胺途径，并引起蛋白质糖基化修饰异常。（2）蛋白质修饰异常进而导致转录过程异常，引起神经、肾脏等组织功能障碍。（3）两色金鸡菊总黄酮主要通过IRS1-PI3K-AKT-FOXO通路调控db/db小鼠糖代谢紊乱，关键靶点有Ugt1a5、Aldob、Ogt、Pik3c2b和Sdhb（4）其中OGT是连接IRS1-PI3K-AKT-FOXO和蛋白质糖基化修饰异常的中间通路，从而提示针对OGT进行靶向治疗或可缓解糖尿病并发症，值得继续深入研究。发挥药效的物质基础是黄酮类成分。.本研究建立的石胆酸刺激的LO2细胞胰岛素抵抗模型较高糖诱导的HepG2细胞胰岛素抵抗模型更稳定更易重复，并通过这两种细胞模型筛选出四种能显著改善胰岛素敏感性和促进糖吸收的黄酮类成分（分别为两色金鸡菊特有成分：）。其中单体成分马里苷能显著改善HepG2细胞胰岛素抵抗主要通过三条途径起作用：（1）通过Akt/FoxO1抑制糖异生；（2）通过 Akt/GSK-3β促进糖原合成；（3）CaMKK/AMPK途径刺激GLUT1促进糖吸收。.综上所述，两色金鸡菊总黄酮和查尔酮成分马里苷在改善胰岛素抵抗和预防或辅助治疗2型糖尿病及并发症方面具有很好的开发前景。