节律基因BMAL1在介导袖状胃切除术治疗肥胖与糖尿病中的作用机制研究

Compared to the restricted effect of conventional treatment, bariatric surgery showed excellent amelioration of obesity and remission of metabolic complications. Sleeve Gastrectomy (SG) gained popularity for its satisfactory effect and safety, while the mechanism of SG remains unclear. Circadian genes are widely expressed in various tissues and play important roles in metabolic regulation. In our preliminary study, it was found that expression of BMAL1 decreased in adipose tissue of obese patients. We also found that the expression of circadian genes in liver and adipose tissue varied greatly between obese mice and littermate control. BMAL1 was significantly decreased in liver and adipose tissue of db/db mice or DIO(diet-induced-obesity) mice, which was increased after SG, indicating that BMAL1 might participate in the beneficial effect of SG on obesity and diabetes. Our research aimed to investigate the mechanism of BMAL1 in mediating the effects of SG and related signal pathway by using BMAL1 knock-out mice.

减重手术是目前控制体重最有效的方法，且具有显著的代谢改善作用。袖状胃切除术（SG）因其疗效好及安全性高成为主流减重术式。然而SG对于代谢改善的机制仍不清楚，胃肠激素、脂肪因子和胆汁酸假说，均不能完全解释其发挥代谢改善的机制。节律基因在代谢调控中发挥重要作用，课题组前期工作发现节律基因BMAL1在肥胖患者脂肪中表达明显降低，动物实验证明SG后BMAL1在肝脏、脂肪中均有明显上调，并且独立于体重减轻之外，而其他节律基因变化不一。因此我们提出假设，BMAL1可能是SG发挥代谢作用的关键基因。本课题将利用BMAL1敲除小鼠实施SG，探讨BMAL1在SG中的作用及发挥代谢改善作用的主要器官，并在分子水平研究BMAL1对于能量代谢重要代谢通路的影响，探讨SG通过调节BMAL1发挥代谢改善作用的可能机制。通过研究BMAL1在SG中作用及其机制，为肥胖和糖尿病为中心的代谢性疾病的治疗开辟崭新的途径。

背景与目的：减重手术是目前控制体重最有效的方法，且具有显著的代谢改善作用。袖状胃切除术（SG）因其疗效好及安全性高成为主流减重术式。然而SG对于代谢改善的机制仍不清楚。节律基因在代谢调控中发挥重要作用，本研究假设，BMAL1可能是SG发挥代谢作用的关键基因。.方法：将BMAL1敲除小鼠与野生型（WT）小鼠分别进行普通饮食喂养和高脂喂养，肥胖组实施假手术hSG，每周监测体重、血糖等代谢指标。组织标本分别进行病理检测、节律基因和代谢基因表达水平检测。.主要结果：高脂喂养可以使WT小鼠和BMAL1敲除小鼠体重显著增长，在高脂喂养的第8周，BMAL1敲除的小鼠体重未继续增长，至第20周，高脂喂养的WT小鼠平均体重48.24±4.22g，BMAL1小鼠平均体重29.05±4.45g（p<0.05）。高脂喂养20周后BAML1敲除小鼠相较于WT小鼠附睾脂肪和腹股沟脂肪净重显著下降，肝脏脂肪和背部棕色脂肪未见显著下降。高脂喂养12周内未引起BMAL1敲除小鼠和WT小鼠早期随机血糖和IPGTT差异；第20周WT小鼠IPGTT曲线下面积显著上升，而BMAL1敲除的小鼠IPGTT曲线下面积未发生显著变化（p<0.05）。WT小鼠在高脂喂养后HOMA-IR指数显著增高，BMAL1敲除小鼠高脂喂养相较于普通喂养未见HOMA-IR指数的显著变化，且HOMA-IR指数显著低于高脂喂养的WT小鼠。在高脂饮食诱导下，BMAL1敲除小鼠的肝脏净重显著低于野生型小鼠（1.85±0.554vs 1.12±0.10g，p=0.0002），BMAL1敲除小鼠的肝脏甘油三酯含量显著低于野生型小鼠（0.93±0.153vs 0.19±0.15mmol/g，p<0.0001）。BMAL1敲除小鼠的Fasn和Aox基因表达水平显著低于野生型小鼠 （p<0.05）。BMAL1敲除小鼠的CD36和Pparγ表达水平显著低于野生型小鼠 （p<0.001）。.结论和意义：BMAL1通过Pparγ调节肝脏CD36表达调控肝脏的脂肪酸摄取，进而影响脂代谢，从而对高脂饮食诱导的小鼠体重增加发挥保护作用。BMAL1敲除可以保护高脂喂养引起的晚期糖代谢紊乱，该作用可能与BMAL1敲除引起的胰岛素敏感性增加相关。节律BMAL1在肥胖以及SG发挥的代谢调节作用中发挥重要的脂代谢调节作用和部分糖代谢调节作用，揭示节律调节与代谢的内在关联。