EPA和DHA调节胰岛素抵抗的作用差异及GPR120/PPARγ介导的机制研究

Improving insulin resistance (IR) plays a critical role in the early prevention and treatment of non-communicable chronic diseases (NCDs) such as type 2 diabetes. As two typical n-3 polyunsaturated fatty acids, eicosapentaenoic acid (EPA) and docosahexenoic acid (DHA) have attracted considerable attentions recently because of their potential regulatory effects on IR. Our previous research demonstrated that EPA and DHA had distinct biological effects on modulating adiponectin expression, an adipokine with insulin sensitizing property. Based on that, the present study aims to systematically investigate the differential effects of EPA and DHA on IR, ascertain their optimal doses and ratio for the improvement of IR, and elucidate the possible underlying mechanism mediated by G protein coupled receptor 120 (GPR120) and peroxisome proliferator activated receptor γ (PPARγ) using 3T3-L1 adipocytes and mice IR models. Results of the present study will provide a new scientific evidence for setting reasonable dietary recommended intakes of EPA and DHA, and a new perspective for the early prevention and treatment of IR and its related NCDs.

改善胰岛素抵抗是2型糖尿病等慢性非传染性疾病早期防治的关键，而同属n-3长链多不饱和脂肪酸的二十碳五烯酸（EPA）和二十二碳六烯酸（DHA）对胰岛素抵抗的调节作用近年来倍受关注。课题组前期研究发现EPA和DHA对具有胰岛素增敏效应的脂肪细胞因子脂联素表达的调节作用存在差异，本项目在此基础上进一步建立脂肪细胞及小鼠胰岛素抵抗模型，通过体外细胞培养实验和动物实验，全面系统地研究EPA、DHA调节胰岛素抵抗的独立作用及剂量反应关系，明确EPA和DHA作用差异，找出EPA、DHA改善胰岛素抵抗的最佳剂量及适宜比例，并从GPR120/PPARγ介导的信号通路深入探讨二者调节胰岛素抵抗的分子机制。其研究结果将为膳食EPA和DHA推荐量的制定提供新的重要的理论依据，为2型糖尿病等慢性病的早期防治提供新思路，有极大理论价值和现实意义。

本项目通过体外细胞培养实验和动物实验，全面系统研究EPA、DHA调节胰岛素抵抗的独立作用及剂量反应关系，明确EPA和DHA作用差异，找出EPA、DHA改善胰岛素抵抗的最佳剂量及适宜比例，并从GPR120/PPARγ介导的信号通路深入探讨二者调节胰岛素抵抗的分子机制。.本研究发现：.1. 10ng/mL TNF-α较地塞米松更能有效建立脂肪细胞IR模型；.2. 不同浓度（25，50，100，200，400μmol/L）EPA和DHA改善胰岛素抵抗状态下3T3-L1脂肪细胞糖摄取能力不同，在100μmol/L和200μmol/L时效果最佳；.3. EPA和DHA调节3T3-L1脂肪细胞胰岛素抵抗的作用存在差异，且DHA的调节作用更佳，主要表现为200、400μmol/LDHA增加脂联素表达和分泌作用强于EPA，DHA激活IRS1/PI3K/Akt/GLUT4胰岛素信号通路的作用更强；.4. 高脂喂养C57BL/6J小鼠16周可成功建立IR小鼠模型；.5. 不同剂量（1%，2%，4%w/w）EPA和DHA单独补充可调节高脂膳食引起的小鼠IR，其中DHA的作用更强，且4%DHA干预效果最为明显；.6. EPA和DHA调节IR的作用差异主要表现为DHA在改善小鼠糖耐量、血脂水平和脂质合成相关基因表达水平方面强于EPA，并且DHA较EPA更能促进胰岛素信号通路关键分子IRS1和p-Akt（Ser473）的蛋白表达；.7. EPA和DHA调节3T3-L1脂肪细胞和IR小鼠胰岛素抵抗的作用差异可能与二者对GPR120/PPARγ的调节作用不同有关。DHA通过GPR120及GPR120/PPARγ信号通路改善3T3-L1脂肪细胞或IR小鼠的胰岛素抵抗，而EPA可能仅通过PPARγ改善3T3-L1脂肪细胞胰岛素敏感性，并通过GPR120改善IR小鼠的胰岛素抵抗； .8. 不同DHA/EPA构成比（3:1,1.5:1,1:1,1:1.5,1:3）对IR小鼠糖脂代谢紊乱、脂肪细胞因子以及氧化应激的调节作用不同，其中DHA/EPA构成比为1.5:1时增加胰岛素敏感性、改善小鼠IR效果最显著。 . 该研究为膳食EPA和DHA推荐摄入量的制定提供新的重要的理论依据，为2型糖尿病等慢性病的早期防治提供新思路，有极大理论价值和现实意义。