TLR4信号通路在饮食诱导肥胖相关性下丘脑炎症反应中的作用机制及干预研究

More and more studies showed that hypothalamic inflammation is both necessary and sufficient for initial and sustained obesity. Toll-like receptor 4(TLR4) signaling pathway play an important role in obesity-associated peripheral metaflammation, but the mechanism of TLR4 signaling pathway in hypothalamic inflammation is not clear. Therefore, we designed the present study to investigate the mechanism of TLR4 signaling pathway in obesity-associated hypothalamic inflammation and in obesity-associated leptin and insulin resistant using diet-induced obesity model. Next, We will develop a rat model of TLR4 gene silence in hypothalamus by lateral ventricular injection of TLR4-shRNA lentivirus particles, then feed these rats with high-fat diet or lower-fat diet for 12 weeks, monitor their body weights, observe the serum levels of TNF-α,IL-6,leptin and insulin, and measure the expression of MyD88、TRIF、NF-κB、AP-1、TNF-α and IL-6, and activation of IKKβ and JNK protein in hypothalamus. Also, we will measure the expression and activation of TLR4 signaling pathway in peripheral blood mononuclear cells from obese children.

代谢性炎症反应在肥胖发病机制中的作用日益受到重视。我们前期研究发现：肥胖儿童血清IL-6及TNFα水平明显升高；高脂饮食诱导肥胖大鼠下丘脑Toll样受体4（Toll-Like Receptors: TLR4）表达增强，提示TLR4信号通路参与了肥胖相关性下丘脑炎症反应。本课题拟以高脂饮食诱导的肥胖SD大鼠为模型，检测下丘脑TLR4信号通路相关分子（MyD88、TRIF、IKKβ、JNK 、NF-κB、AP-1）表达及活化、促炎因子（TNF-α和IL-6）的表达变化；TLR4信号通路与瘦素、胰岛素抵抗的关系。并建立下丘脑TLR4基因沉默幼年SD大鼠模型，观察高脂喂养大鼠的体重、血清瘦素、胰岛素以及促炎症因子等水平；评价下丘脑TLR4信号通路表达变化，以及炎症反应和瘦素、胰岛素抵抗是否改善。在临床研究肥胖儿童外周血单核细胞TLR4信号通路的表达及活化。为儿童肥胖症的防治提供新的干预措施。

目前的研究认为饮食诱导的代谢性炎症反应在食源性肥胖的发生和发展中起着关键性的作用，这种代谢性炎症反应不仅存在于外周的代谢性器官如肝脏、脂肪和肌肉组织等，而且也存在于饮食控制中枢下丘脑。外周组织的代谢性炎症反应在维持肥胖相关性的代谢紊乱中发挥重要的作用。而饮食中枢下丘脑的炎症反应则可以引起弓状核饮食平衡调控神经环路的功能失常和中枢性的胰岛素、瘦素抵抗，因而被认为是食源性肥胖发病原因。因此，控制饮食中枢下丘脑的代谢性炎症反应可能是缓解肥胖相关性代谢紊乱的一个潜在治疗方法。Toll样受体4（TLR4）是一种模式识别受体，在介导机体固有免疫应答中发挥重要的作用。其在外周组织其分布广泛，包括单核/巨噬细胞、脂肪细胞、肌细胞、肝细胞等，在下丘脑，其主要分布在小角质细胞。目前的研究认为TLR4信号通路不仅参与了外周组织的代谢性炎症反应，而且也参与了下丘脑的代谢性炎症反应。为了探讨TLR4信号通路在儿童单纯性肥胖的发生和发展中所起的作用，我们在本研究项目中从动物实验研究和临床实验研究两大方面进行了探索。在动物实验研究方面，我们首先建立高脂饮食诱导的肥胖SD大鼠模型，发现其下丘脑炎症因子（TNFa）表达明显增加，并伴随着TLR4和进食调控因子NPY表达增高。 然后，我们利用脑立体定位注射技术，将TLR4 shRNA慢病毒颗粒定位注射到肥胖大鼠的下丘脑弓状核部位以特异性地抑制其TLR4的表达。结果显示，下丘脑弓状核的TLR4表达被抑制后，不仅缓解了下丘脑的炎症反应，降低了进食调控因子NPY的表达，而且改善了外周组织对胰岛素的敏感性，缓解了肥胖相关性糖、脂代谢紊乱。在临床实验研究方面，我们应用流式细胞技术检测了肥胖儿童外周血单核细胞TLR4的表达情况，发现其单核细胞TLR4表达明显增高，而且它的增高与肥胖儿童异常增高的血清炎症因子和糖、脂代谢紊乱相关指标相伴随。通过本研究项目，我们从基础和临床两个方面证实了TLR4信号通路参与了肥胖相关的代谢性炎症反应，抑制下丘脑饮食中枢的TLR4信号通路介导的炎症反应可以有效的改善外周的肥胖相关的代谢紊乱，因此，我们认为TLR4是治疗肥胖相关性代谢紊乱的一个潜在靶点。我们的研究从控制下丘脑饮食中枢炎症反应的角度，为探索儿童肥胖症的防治新措施提供了新的理论依据。