前列腺素F2a受体在肝脏糖异生中的作用和机制研究

Higher blood glucose level in type 1 and type 2 diabetes is attributed to the abnormal increased hepatic gluconeogenesis. Previous research found that elevated PGF2α is detected in circulation in both type 1 and type 2 diabetes mellitus and PGF2α stimulated gluconeogenesis in the perfused rat liver. However, whether PGF2α and FP is involved in regulation of hepatic gluconeogenesis remains poorly understood. We observed knockdown of FP significantly impaired hepatic gluconeogenesis in mice,decreased phosphorylation of CaMKIIγ, p38and accumulation of FoxO1 in nuclei. We speculated that PGF2a modulate hepatic gluconeogenesis may through CaMKIIγ/p38/FoxO1 sinaling pathway. We will examine if FP regulates hepatic gluconeogenesis in FP KO mice and transgenic mice which specific overexpression FP in mice livers. At the same time, we will use pharmacological methods to examine the mechanism of FP regulation of hepatic gluconeogenesis. Ultimately, we will if FP play an role in regulating hepatic gluconeogenesis in diabetic models. This study may bring about discovery of the mechanism of PGF2a regulation of hepatic gluconeogenesis and novel drug target and treatment of diabetes diseases.

异常增强的肝脏糖异生作用是糖尿病血糖升高的主要原因之一。临床研究发现，糖尿病患者血浆中PGF2α的水平明显上升，体外实验发现PGF2α灌流大鼠肝脏可以促进糖异生作用，但前列腺素（prostaglandin，PG）F2α及其受体FP调节肝脏糖异生的分子机制仍不清楚。我们发现在小鼠肝脏中敲降FP，可以抑制肝糖异生作用；同时降低CaMKIIγ、p38的磷酸化以及糖异生调控分子FoxO1在细胞核中的积累。因此，我们推测PGF2a可能通过CaMKIIγ/p38/FoxO1信号通路调节肝脏的糖异生作用。我们将利用FP KO小鼠和肝脏特异性过表达人FP基因小鼠，探究FP对肝脏糖异生的影响。利用药理学等手段，进一步的确定FP调控小鼠肝糖异生的分子机制。最后，分析敲降FP对糖尿病小鼠肝糖异生的影响。本研究有望发现PGF2a调节肝脏糖异生新的分子机制，寻找治疗和预防糖尿病的新靶标。

异常增强的肝脏糖异生作用是糖尿病血糖升高的主要原因之一。临床研究发现，糖尿病患者血浆中PGF2α的水平明显上升，体外实验发现PGF2α灌流大鼠肝脏可以促进糖异生作用，但前列腺素（prostaglandin，PG）F2α及其受体FP调节肝脏糖异生的分子机制仍不清楚。我们发现在小鼠肝脏中敲降FP，可以抑制肝糖异生作用；同时降低CaMKIIγ、p38的磷酸化以及糖异生调控分子FoxO1在细胞核中的积累。因此，我们推测PGF2a可能通过CaMKIIγ/p38/FoxO1信号通路调节肝脏的糖异生作用。我们的研究发现：肝细胞中敲除FP受体抑制饥饿诱导的糖异生作用；FP受体可以通过其欧联的Gq蛋白激活下游的Ca离子，进而激活CaMKII激酶，增加FOXO1的磷酸化，促进肝脏糖异生关键基因（PEPCK 和G-6-Pase）的转录，从而促进肝脏的糖异生作用。以上的研究表明，FP可能作为一个治疗糖尿病的潜在药物靶点。此外，我们还研究了前列腺素E2在调控肝脏的胆固醇代谢中的作用。我们构建了肝细胞中特异性敲除EP3受体的小鼠 (EP3hep–/–)，通过将该小鼠与低密度脂蛋白受体敲除的小鼠杂交，进而获得双敲除小鼠 （EP3hep–/–Ldlr−/− ）。通过实验发现，基因双敲除小鼠更容易出现高胆固醇血症以及饮食诱导的动脉粥样硬化疾病。在双敲除小鼠中，小鼠肝细胞中的胆固醇7ɑ羟化酶的表达水平明显下降，进而导致肝细胞中胆汁酸的合成受到抑制。我们通过进一步的实验发现，EP3受体敲除明显增加肝细胞中的cAMP的水平,进而增加PKA对于肝细胞核受体4ɑ 143位点丝氨酸的磷酸化，进而抑制CYP7A1的表达。我们使用HNF4ɑ的类似肽段可以干扰PKA和HNF4ɑ的结合，进而改善胆汁酸的合成和动脉粥样硬化的产生。我们的结果表明，作为促炎因子的前列腺素在肝脏胆固醇代谢中有着非常重要的作用，前列腺素E2通过EP3受体介导的PKA/HNF4ɑ/CYP7A1信号通路，来调控肝脏的胆固醇代谢。这表明，干扰这条信号通路可能成为治疗脂质紊乱和动脉粥样硬化的一个新的药物靶点。