解偶联蛋白UCPs-胰岛素环路参与脓毒血症机制的研究

Sepsis，a common critical disease，characterized by systemic inflammatory response. Intensive insulin therapy can significantly reduce the blood glucose levels of patients with sepsis, and mortality decreased by 50%, but the mechanism is not clear. Preliminary work prompted this topic: 1) septic mice have different levels of high blood glucose, the mitochondria of multiple organ failure, UCPs protein and mRNA expression was down; 2) exogenous insulin can increase the septic mice hepatocyte expression of uncoupling protein UCPs, the organizations the UCPs raised and ROS, NO down; 3) peripheral blood mononuclear cells UCP-mRNA significantly increased after application of insulin in children with sepsis. Next, we are going to observe ultrastructure of mitochondrial in the heart, brain, liver, kidney and other organizations, the change of the proton pump function and cell apoptosis. In-depth study of the regulatory mechanism of blood glucose and insulin on UCP expression and mitochondrial function; at the same time, evaluate the first two indicators value of early diagnosis and prognosis prediction of sepsis by dynamic comparison of insulin at different time points mononuclear cells of UCPs mRNA in the circulating blood mitochondrial DNA levels, inflammatory cytokines and calcitonin levels. This topic will be the treatment of sepsis in patients with insulin application to provide a theoretical basis.

脓毒症是以全身炎症反应为特点的常见危重症，强化胰岛素治疗可降低显著降低脓毒血症患者的血糖水平，同时使死亡率下降50%，但机制尚不明确。本课题前期工作提示：1）脓毒血症模型鼠有不同程度的血糖升高，多器官细胞线粒体功能衰竭，UCPs蛋白及mRNA表达下调；2）外源性胰岛素可上调脓毒血症模型鼠肝细胞解偶联蛋白UCPs表达，各组织UCPs上调并伴ROS、NO下调；3）脓毒血症患儿强化应用胰岛素后，外周血单个核细胞UCP-mRNA显著提高。拟下一步通过观察心、脑、肝、肾等组织的线粒体超微结构、质子泵功能改变及组织细胞凋亡情况，深入研究血糖及胰岛素对UCP表达及线粒体功能的调控机制；同时，通过动态对比应用胰岛素后不同时间点单个核细胞UCPs mRNA，循环血线粒体DNA水平，炎症细胞因子及降钙素水平，评价前两指标对脓毒症早期诊断及预后预测的价值。本课题将为脓毒症患者的胰岛素应用治疗提供理论依据。

脓毒症是以全身炎症反应综合征为特点的常见危重症，其高发病率和高死亡率耗费了大量的医疗资源。强化胰岛素治疗可显著降低脓毒症患者的血糖水平，同时使死亡率下降50%，但机制尚不明确。本研究探讨了解偶联蛋白2（UCP2）在脓毒症心肌损伤的表达及意义，以及UCP2在胰岛素保护脓毒症心肌损伤中的作用及机制。主要成绩有：1）通过检测脓毒症大鼠心肌组织UCP2水平，发现此蛋白与脓毒症心肌损伤尤其是心肌线粒体损伤相关。2）通过对脓毒症心肌损伤细胞模型运用siRNA干扰技术沉默UCP2基因的表达，发现细胞内炎症反应和氧化应激反应加重，细胞线粒体结构和功能均有损伤。3）构建UCP2过表达的稳转株心肌细胞，并在此基础上模拟脓毒症心肌细胞损伤模型，发现UCP2过表达可保护心肌线粒体ATP能量合成及生物修复功能。4）胰岛素作用于脓毒症心肌损伤细胞模型，可降低心肌细胞氧化损伤，这可能与上调受损心肌细胞内UCP2表达有关。5）胰岛素改善脓毒症大鼠心功能，减轻心肌线粒体氧化损伤及心肌细胞凋亡，同时UCP2表达上调。 6) 胰岛素作用于脓毒症心肌细胞损伤模型，减轻脓毒症心肌细胞凋亡，给予UCP2抑制剂后，胰岛素抗凋亡作用减弱，表明胰岛素可能通过调控UCP2发挥抗凋亡作用。前三项实验从机制上验证了UCP2可调控脓毒症心肌损伤时炎症反应和氧化应激反应，减轻线粒体结构和功能损伤，从而发挥细胞保护作用。后三项实验从体内体外实验两个层面入手，验证了胰岛素可能通过调控UCP2的表达，减轻氧化应激和心肌细胞凋亡，最终发挥保护作用。本研究以动物和细胞为研究对象，以体内体外实验验证其机制，环环相扣，验证了预定设想，圆满完成了预期计划。