TGR5激动剂改善骨骼肌胰岛素敏感性的机制探索

TGR5 is a Gαs coupled GPCR. The activation of this receptor will promote the production of glucagon-like peptide 1 (GLP-1) and upregulate genes which involved in the control of energy expenditure. Those advantages made TGR5 an attractive target for the treatment of diabetes. However, research on TGR5 was still restricted in brown addipose tissue and Human Skeletal Muscle Myoblasts (HSMM), focused on BA-cAMP-D2-T3 pathway. Since skeletal muscle is the major site of insulin-stimulated glucose uptake, reseach on the mechanisms of TGR5 anti-diabetic effect in this tissue is of great importance. While MN6 which was found in our previous reseach was a high-active, specific agonist of TGR5. It is an available tool for our following research. We will take advantage of this compound, through over-expression and RNAi technologies, explore the relation of TGR5 with insulin sensitivity and glucose & lipd metabolism in cells, tissue and animal levels, investigate TGR5's anti-diabetic effects with insulin pathway and related PKC, IKK, JNK pathways, clarify its anti-diabetic mechanisms in skeletal muscle, provide theoretical basis and foundation for the research and development of anti-diabetic drugs.

TGR5是Gαs型G蛋白耦联受体，激活后具有促进GLP-1分泌和诱导外周组织能量代谢相关基因表达、增加能量消耗的双重作用，因此，基于TGR5激动剂的创新药物研究已成为糖尿病研究领域的热点。然而，TGR5对外周组织的调控研究还仅仅局限于对棕色脂肪组织和人肌肉细胞中的BA-cAMP-D2-T3通路。鉴于骨骼肌是机体内胰岛素作用的最大靶组织，是胰岛素抵抗产生的主要部位，研究TGR5在骨骼肌中的抗糖尿病作用机理至关重要。本项目将以前期发现的高活性TGR5特异性激动剂MN6为探针，借助过表达、RNA干扰等技术，在细胞、组织和2型糖尿病动物水平上系统研究TGR5对骨骼肌中胰岛素敏感性、糖脂代谢功能的影响，探索TGR5与相应的胰岛素信号通路、PKC、IKK、JNK信号通路的相互关联，阐明TGR5激动剂在骨骼肌中的抗糖尿病作用机理，为TGR5激动剂类抗糖尿病创新药物研发提供理论基础和依据。

TGR5是于2002年发现的一GPCR，已有研究发现其激活后具有促GLP-1分泌和增加骨骼肌和脂肪能量消耗的作用，这些优势使得TGR5成为糖尿病创新药物研究领域的一个新兴靶点。然而，骨骼肌作为机体内胰岛素作用的最大靶组织，其胰岛素敏感性与TGR5的关系尚不明了。本项目旨在借助前期研究中发现的高效TGR5激动剂，在细胞、组织及2型糖尿病动物水平上系统的研究TGR5与骨骼肌胰岛素敏感性的关系，从而阐明TGR5激动剂在骨骼肌中的抗糖尿病作用机理，为TGR5激动剂类抗糖尿病创新药物研发提供理论基础和依据。. 研究结果第一部分，证实了TGR5天然配体LCA和合成激动剂MN6均可改善PA诱导引起的C2C12肌管细胞胰岛素敏感性下降，确认效应依赖于TGR5-cAMP-PKA信号通路。PA诱导的胰岛素抵抗主要通过PKC、JNK和NFκB三条信号通路实现，本项目探索结果显示，TGR5激动剂对PKC及NFκB信号通路无显著影响，其主要通过降低JNK磷酸化水平改善胰岛素敏感性。第二部分，离体肌肉组织水平验证TGR5激动剂可改善胰岛素抵抗。DIO小鼠长期给予TGR5激动剂MN6，小鼠的摄食、体重、空腹血糖水平均显著低于对照组。长期给予MN6后, 比目鱼肌和伸指长肌葡萄糖摄取功能显著优于对照组,且肌肉组织中Akt磷酸化水平显著升高。第三部分，整体动物水平，单次给予MN6即可以改善db/db和ob/ob糖尿病模型小鼠血糖水平。长期给予MN6，ob/ob小鼠空腹血糖水平显著低于对照组。小鼠的体重和摄食未受到显著影响，糖化血红蛋白水平显著降低。. 综上，本项目证实，TGR5激动剂可分别在在肌管细胞、肌肉组织及整体动物水平改善胰岛素抵抗状态，降低血糖水平，这些作用通过TGR5-cAMP-PKA信号通路实现，并与JNK信号通路直接相关。研究结果为TGR5激动剂类抗糖尿病创新药物研发提供了理论基础和依据。