家族性高甘油三酯血症LPL基因新突变C310R通过心肌内质网应激影响糖代谢的新机制研究

Familial hypertriglyceridemia(FHTG) is an autosomal recessive disease, some patients suffer from insulin resistance and impaired glucose tolerance. In our previous studies, we identified a FHTG family including 29 people in 5 generations manifested with severe hypertriglyceridemia carrying a novel missense mutation (p.C310R) of LPL gene，which induced to the reduction of activity and mass of LPL. We have already setted up LPL-C310R knock-in mice models and found that the mut-mice suffered from impaired glucose tolerance and had normal plasma TG level compared to wf-mice in normal diet during 14 weeks age. At the same time, we also found there were endoplasmic reticulum stress(ERS) and the change of insulin pathway in the myocardium of mut-mice. So we speculate that ERS induced by mutated LPL is the cause of impaired glucose tolerance. In the study, we will investigate whether there is ERS following abnormal insulin pathway in the tissue of expressing LPL in the mut-mice, exploring significant expression change gene through gene transcriptome ananlysis in myocardial tissue, to study how the special genes influence the glucose metabolism.

家族性高甘油三酯血症（FHTG）是一种常染色体隐性遗传病，部分患者在生命早期即发生胰岛素抵抗和糖耐量减低。本课题组前期对一个FHTG大家系（5代29人）进行全基因组重测序分析，发现脂蛋白酯酶（LPL）基因的一个新突变位点（p.C310R），人体水平和细胞水平研究发现该突变可导致LPL酶浓度和活性下降。在此基础上，我们成功构建LPL-C310R基因敲入小鼠模型，普通饮食喂养下，在14周龄即出现糖耐量异常而血甘油三酯水平正常，心肌组织中出现了内质网应激和胰岛素信号通路改变，我们推测LPL突变蛋白体的表达所造成的内质网应激是糖代谢异常发生的主要原因。本项目拟进一步研究突变小鼠中表达LPL的组织是否出现内质网应激从而引起胰岛素信号传导异常，进而导致糖代谢异常；通过基因转录组分析鉴定出突变小鼠高表达LPL的心肌组织出现显著表达水平改变的基因，进一步研究该基因对糖代谢的影响及其分子机制。

家族性高甘油三酯血症(FHTG)是一种常染色体隐性遗传病，脂蛋白酯酶（LPL）基因失活性突变是其主要原因之一，部分患者在生命早期即发生胰岛素抵抗和糖耐量减低。目前，LPL基因突变导致糖代谢异常的机制尚未完全明了。本课题组前期对一个FHTG大家系(5代29人)进行全基因组重测序分析，发现LPL基因新突变位点(p.C310R)，人体水平和细胞水平研究发现该突变可导致LPL酶浓度和活性下降。通过构建LPL-C310R基因敲入小鼠模型，经普通饮食喂养，在14周龄即出现糖耐量异常，高表达LPL心肌组织中出现了内质网应激和胰岛素抵抗，低表达LPL的肝脏组织无内质网应激发生，说明LPLC310R突变体蛋白表达可能是导致心肌细胞发生内质网应激的一个重要因素，进而导致胰岛素抵抗及糖尿病的发生。但进一步的动物实验发现，突变小鼠心肌细胞出现大量脂质沉积，为去除外周体液因素尤其是高血糖和高血脂对心肌细胞信号传导通路的影响、消除物种间的实验差异，我们未继续进行动物实验，转而构建了携带LPL-C310R突变的人源性多能干细胞，应用CRISPR／Cas9技术修复突变，并定向分化为心肌细胞，拟在细胞层面研究LPL C310R突变体蛋白对心肌细胞内质网应激及胰岛素信号通路相关基因及蛋白表达的影响。下一步将应用代谢组学和基因组学的研究方法，发现新的代谢物和RNAs，来阐述胞内型LPL调控心肌细胞能量代谢的新机制，为家族性高甘油三脂血症基因治疗提供理论依据，寻找新的治疗靶点。