能量受限下SIRT1介导的STAT5活化水平改变致小于胎龄儿GH抵抗的机制研究

The incidence of small for gestational age （SGA）is increasing in recent years. As the mechanism of the growth retardation of SGA is still unknown, it is difficult to take an effective intervention. It is presumed, upon our previous study, that growth retardation of SGA is induced by growth hormone (GH) resistance, leading to decreased serum insulin-like growth factor-I (IGF-I) levels. Studies found that the level of STAT5 activation which was significantly influenced by SIRT1 modification was a crucial basis in GH resistance. Therefore ,the increasingly expressing activity of SIRT1 gene under calories restriction might be one of the primary reason for SGA. Thus, we hypothesized that over-expression of SIRT1 in filial mice under calories restriction negatively regulates the GH-GHR/JAK2-induced STAT5 phosphorylation via deacetylating STAT5, leading to down-regulating of IGF1 secretion and negative feedback to release GH .This study is designed to investigate the impacts of different expressing variants of SIRT1 gene under calories restriction on GH-IGF-1 axis at both cellular and molecular level, clarify mechanism of interaction between SIRT1 and dephosphorylation of STAT5 and provide evidence for SIRT1 depending signal pathway and effective target of SIRT1 ,which will contribute to provide scientific basis for the prevention of growth retarded small for gestation age infants.

小于胎龄儿（small for gestational age, SGA）发生率逐年上升，其生长迟缓机制不明难以有效干预。我们前期发现GH抵抗导致的IGF-1分泌减少可能是其主要原因。研究发现STAT5的活化水平是产生GH抵抗的重要环节，而SIRT1修饰调节可显著影响STAT5的活性。SIRT1在能量受限下表达活性增高，宫内能量受限正是导致SGA的主要原因。由此我们假设：能量受限引起SIRT1表达上调，通过去乙酰化STAT5降低其酪氨酸磷酸化水平，影响GH/GHR信号通路，导致IGF-1分泌下调，反馈性促进GH分泌。本研究在器官、细胞及分子水平上观察能量受限下小鼠SIRT1表达改变对GH/IGF-1轴代谢变化的影响，阐明SIRT1影响STAT5磷酸化水平的机制，证明SIRT1发挥作用依赖的信号级联，并探讨SIRT1作用的效应靶点。通过以上研究为SGA生长迟缓的防治提供新的干预策略。

小于胎龄儿（SGA）的生长发育和营养代谢问题一直以来备受关注，众多研究认为宫内能量供给不足是小于胎龄儿发生的首要因素，为了保证重要脏器的能量供给，胎儿通过改变自身的代谢编程来适应这种能量受限的环境。GH/IGF-1轴是整个生长发育过程中的关键，研究发现小于胎龄儿在宫内即存在GH/IGF-1轴的功能紊乱，即存在GH/IGF-1轴抵抗，且这种状态可能一直持续存在，但其发生是否与能量受限有关尚不明确。JAK2/STAT5是GH发挥生物学作用的关键信号通路，但是否参与GH/IGF-1轴抵抗的调控过程尚未阐明。SIRT1是机体能量的感受器，可通过改变多种蛋白的乙酰化状态，在适应性代谢和内分泌反应中发挥重要作用。近年来的研究表明，STAT5可能是SIRT1作用的一个重要调节靶点，但在能量受限介导的生长激素抵抗中，SIRT1是否通过调控STAT5的活性，以及具体的分子机制尚不清楚。. 本项目从临床发现问题入手，首先从体内动物实验研究能量受限下SIRT1的表达及对GH/IGF-1轴的调控，其次从体外细胞层面探讨SIRT1调控JAK2/STAT5信号通路影响肝细胞GH/IGF-1轴抵抗的机制，最后从动物活体实验明确能量受限下SIRT1通过调控STAT5的活性介导肝脏GH/IGF-1轴的抵抗。研究结果表明能量受限下肝脏SIRT1表达上调，且负性调控肝脏IGF-1mRNA的表达，上调的SIRT1通过降低STAT5的乙酰化水平，而STAT5乙酰化水平的降低直接导致了STAT5磷酸化水平的降低，进而导致肝脏IGF-1mRNA的表达减少，最终导致了生长激素抵抗的发生。. 本项目通过动物体内实验和细胞体内实验，阐明了能量受限下SIRT1调控JAK2/STAT5信号通路影响GH/IGF-1轴的分子机制，为完善能量受限下GH抵抗的机制研究提供了新的理论依据，同时为小于胎龄儿（SGA）生长激素抵抗的防治提供了新思路。