基于自噬-NLRP3炎症小体途径研究红景天苷参与改善胰岛素抵抗的作用机制

AMPK activation and inflammation suppression may account for beneficial effects of salidroside (SAL) in type 2 diabetes (T2DM). However, the mechanism has not been fully elucidated. Recent evidence highlighting the autophagy deficiency and NLRP3 inflammasome activation-mediated metaflammation caused insulin resistance (IR). The preliminary experiments suggested that SAL alleviated NLRP3 inflammasome activation and ameliorated IR. Thus, we hypothesize that SAL may ameliorate IR through inhibiting NLRP3 inflammasome activation-mediated metaflammation by activating AMPK-autophagy pathway. This study aims to illuminate the effects of SAL on glucose and lipid metabolism, autophagy, NLRP3 inflammasome activation, inflammatory reaction and insulin sensitivity in vitro and in vivo by using IR model. Meanwhile, to further elucidate the mechanism by which SAL ameliorates insulin resistance, the AMPK and autophagy inhibitor, siRNA and plasmid transfection and the approaches for NLRP3 inflammasome suppression or enhancement will be using to investigate whether SAL-induced AMPK-autophagy signaling activation are necessary for NLRP3 inflammasome inhibition and IR improvement. Taken together, this study may provide a novel insight into research and application of SAL in IR-related chronic metabolic diseases and on exploitation of Rhodiola in future.

红景天苷（SAL）具有治疗2型糖尿病作用，机制与激活AMPK或抑制炎症反应有关，但未完全阐明。目前认为，细胞自噬功能受损和NLRP3炎症小体活化参与代谢性炎症反应发生过程，后者导致胰岛素抵抗（IR）发生。预实验结果显示SAL可抑制NLRP3炎症小体活化并改善IR。由此我们假设：SAL通过上调AMPK-自噬信号抑制NLRP3炎症小体活化，发挥降低炎症水平并改善IR作用。本项目拟分别在动物和细胞水平建立IR模型，观察SAL对糖脂代谢、自噬反应、NLRP3炎症小体活化、炎症反应及胰岛素敏感性的影响；然后通过使用AMPK抑制剂、自噬反应抑制剂、相关siRNA和质粒转染、抑制或增强NLRP3炎症小体活化相关信号等手段研究SAL激活肝细胞AMPK-自噬信号参与抑制NLRP3信号并改善IR的分子机制。阐明该机制，将为SAL在IR相关慢性代谢性疾病中的研究实践和促进红景天类资源开发利用提供新思路。

本项目旨在研究红景天苷改善胰岛素抵抗的作用机制。以高脂饲喂（HFD）和高脂饲喂结合链脲佐菌素注射（HFD/STZ）法分别建立的动物模型用于评估红景天苷对胰岛素抵抗的改善作用，并观察红景天苷对动物肝脏组织中AMPK/自噬、TXNIP/NLRP3炎症小体和胰岛素信号的干预作用；离体培养hepatocytes、KCs和DRGs，进一步研究红景天苷的分子作用机制。动物实验结果表明红景天苷给药后可改善胰岛素抵抗、激活AMPK/自噬信号、抑制TXNIP/NLRP3炎症小体信号和促进胰岛素信号传导；红景天苷干预可降低HFD/STZ大鼠血糖并改善糖尿病神经性疼痛，合并使用AMPK抑制剂Compound C可阻断红景天苷的上述作用，并抑制红景天苷对肝脏组织AMPK/自噬信号、TXNIP/NLRP3炎症小体信号和胰岛素信号的干预作用。在离体细胞实验中，红景天苷可缓解hepatocytes和DRGs因高糖（HG）暴露导致的氧化应激，并改善细胞胰岛素敏感性和调节失衡的AMPK/自噬与TXNIP/NLRP3炎症小体信号轴；使用AMPK抑制剂Compound C或AMPK siRNA可阻断红景天苷对AMPK/自噬与TXNIP/NLRP3炎症小体信号轴的调控和对细胞胰岛素敏感性的保护作用；使用自噬抑制剂3-MA可抑制红景天苷对TXNIP/NLRP3炎症小体信号的调控作用，但不影响红景天苷对AMPK的激活作用；HG暴露和KCs共培养可引起hepatocytes细胞内脂质蓄积和葡萄糖输出增加，并损害其胰岛素敏感性；使用Caspase-1抑制剂AC-YVAD-CMK、NLRP3抑制剂MCC950或NLRP3 siRNA可改善hepatocytes细胞因HG暴露和KCs共培养导致的上述异常。上述结果表明红景天苷对胰岛素抵抗的改善作用可能与其通过AMPK依赖性激活自噬、并以此负调控TXNIP/NLRP3炎症小体信号有关。本项目研究结果将为红景天苷治疗胰岛素抵抗相关慢性代谢性炎症疾病和促进红景天属药用植物资源开发利用提供理论与实验依据。