miR-628促进烧伤后胰岛素抵抗和骨骼肌消耗的机制研究

Insulin resistance is the common clinical manifestation in diabetes II, obesity or burn patients. Burn injury is one of the common accidental injury. In China, burn injury, ranks only second to traffic accident, is the second factor leads to unexpected death. Clinical studies indicate that burn injury can induce insulin resistance which might result in elevating the occurance of infection and sepsis. Otherwise, skeletal muscle wasting is also the important clinical manifestation of burn patients, and induces negative nitrogen balance and malnutrition, which are disadvantageous to wound healing. Recent studies demonstrate that miRNA involved in regulating diabetes type II or obesity induced insulin resistance.Insulin receptor substrate 1 (IRS1) is the primary target of miRNA mediated insulin resistance. And further studies show that enhanced skeletal muscle cell apoptosis is closely related with skeletal muscle wasting. However, there is no report focuses on the relationship of miRNA and burn-induced insulin resistance and skeletal muscle wasting. Our latest results indicate that miR-628 is significantly increased in skeletal muscle of burned rats, and IRS1 is the potential target of miR-628. This project is aimed to reveal the molecular mechanism of miR-628 promotes burn-induced insulin resistance and skeletal muscle cell apoptosis which subsequently triggers skeletal muscle wasting via suppressing IRS1 expression.

胰岛素抵抗是II型糖尿病、肥胖症、烧伤等患者的常见临床表现。而烧伤是常见的意外伤害之一，在我国烧伤是继交通事故之后导致意外死亡的第二大因素。临床研究发现，烧伤可导致患者出现胰岛素抵抗进而增加患者感染或败血症的发生率；另外，骨骼肌消耗也是烧伤患者的重要临床表现，导致机体出现严重的负氮平衡及营养不良，不利于创面愈合。近来研究发现，miRNA参与调控II型糖尿病、肥胖症等疾病中的胰岛素抵抗，而胰岛素受体底物1（IRS1）是miRNA参与胰岛素抵抗的主要作用靶点。同时，研究还显示骨骼肌细胞凋亡活性增强可能与骨骼肌消耗密切相关。目前关于miRNA与烧伤诱导的胰岛素抵抗及骨骼肌消耗的关系还未见报道。我们前期的研究发现烧伤后骨骼肌中miR-628表达升高，且IRS1是miR-628的潜在作用靶点。本课题旨在揭示miR-628抑制IRS1表达而促进胰岛素抵抗及骨骼肌细胞凋亡进而诱发骨骼肌消耗的分子机制。

背景：骨骼肌消耗是在老年人、严重烧伤及肿瘤等患者中常见的并发症，严重影响患者临床治疗及预后生活质量，成为当前研究的热点之一。.主要研究内容：本课题主要从miRNA入手，探讨miRNA在调控烧伤后骨骼肌消耗方面的作用及其分子机制。首先，通过建立烧伤大鼠模型，检测烧伤后胫骨前肌中miRNA表达变化、细胞凋亡情况及相关通路蛋白表达水平等；其次，建立miR-628高表达L6细胞模型，分析miR-628高表达对细胞凋亡影响及相关通路蛋白表达变化；再次，通过建立大鼠干预模型，一方面比较miR-628高表达对胫骨前肌细胞凋亡、相关通路信号蛋白表达、胫骨前肌重量及与体重比值影响，另一方面分析细胞凋亡抑制剂Z-VAD-FMK治疗对细胞凋亡、胫骨前肌重量及与体重比值影响。.重要结果：研究表明烧伤后大鼠胫骨前肌中miR-628高表达，进一步下调胫骨前肌中IRS1蛋白水平、抑制Akt蛋白磷酸化、激活FoxO3a蛋白活性、促进骨骼肌细胞凋亡，并最终诱导烧伤后骨骼肌消耗发生。.关键数据：烧伤后大鼠胫骨前肌中65条miRNA表达下调、5条miRNA表达上调，且烧伤后IRS1蛋白表达明显降低，胫骨前肌细胞凋亡明显增加；miR-628高表达明显抑制L6细胞中IRS1蛋白翻译、降低Akt蛋白磷酸化水平、激活FoxO3a蛋白并促进细胞凋亡；同时miR-628高表达可以影响胫骨前肌细胞中IRS1/Akt/FoxO3a通路活性而促进细胞凋亡，并导致胫骨前肌重量及其与体重比值明显降低；烧伤后给予细胞凋亡抑制剂Z-VAD-FMK治疗，可以明显抑制烧伤后胫骨前肌细胞凋亡，缓解烧伤导致的胫骨前肌重量及其与体重比值降低。.科学意义：本研究揭示miR-628参与烧伤后骨骼肌消耗调控的具体分子机制，即miR-628/IRS1/Akt/FoxO3a调控的细胞凋亡途径，明确了miRNA可作为烧伤后骨骼肌消耗调控的潜在治疗靶点，为临床烧伤后骨骼肌消耗的治疗提供理论依据。