《圍產期奶牛能量負平衡引發胰島素抵抗的分子機制》是依託吉林大學，由劉國文擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：圍產期奶牛能量負平衡引發胰島素抵抗的分子機制
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：劉國文
- 依託單位：吉林大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
圍產期能量負平衡奶牛存在胰島素抵抗，而胰島素抵抗不僅能加劇能量負平衡，還增加圍產期感染性疾病的發生。基於能量負平衡導致高非酯化脂肪酸（NEFA）血症和高β羥丁酸（BHBA）血症這一事實，提出高NEFA血症和高BHBA血症有可能是引發圍產期能量負平衡奶牛胰島素抵抗的重要因素的科學假設。據此，本項目觀測高NEFA和/或高BHBA對脂肪組織和肝臟胰島素敏感性及胰島素信號通路的影響，明確高NEFA和/或高BHBA能引發外周組織器官胰島素抵抗和干擾胰島素信號轉導；觀測高NEFA和/或高BHBA對肝細胞和脂肪細胞Toll樣受體介導的炎性信號通路、內質網應激信號通路和線粒體代謝通路的影響，探尋高NEFA和/或高BHBA對脂肪細胞和肝細胞炎症、應激等能影響胰島素信號轉導有關的信號通路的作用。闡明能量負平衡奶牛高NEFA和/或高BHBA血症誘發胰島素抵抗的信號機制，為防治奶牛能量負平衡性疾病提供理論依據。
結題摘要
圍產期奶牛由於乾物質攝入減少但能量需求增加而使機體處於能量負平衡狀態，進而啟動脂肪動員，造成高非酯化脂肪酸（nonesterified fatty acid, NEFA）血症和高 β-羥丁酸（β-hydroxybutyric acid, BHBA）血症，而高濃度NEFA和BHBA具有明顯的脂毒性。胰島素抵抗（Insulin Resistance, IR）是指機體胰島素作用的靶器官(肝臟和脂肪組織)對胰島素作用的敏感性下降。能量負平衡的奶牛易於發生胰島素抵抗，而且胰島素抵抗會加劇能量負平衡而引發酮病和脂肪肝等能量負平衡性疾病。但是目前，尚不清楚能量負平衡是通過那種和那些途徑引發胰島素抵抗的。因此本研究的目的在於探究圍產期能量負平衡奶牛胰島素抵抗的誘發因素以及誘發機制。我們的結果顯示，圍產期發生能量負平衡的奶牛存在明顯的高NEFA和BHBA血症，肝臟胰島素信號通路相關蛋白如p-AKT、p-GSK3β的表達低於正常奶牛，NF-κB信號通路過度激活，內質網應激標誌分子p-IRE1α、p-PERK、Cleaved-ATF6的表達高於正常奶牛，而且線粒體功能關鍵調節因子PGC-1α、Mfn2、TFAM、NRF1的表達均低於正常奶牛，肝臟ATP的含量卻低於正常奶牛，這些結果說明能量負平衡奶牛的肝臟存在胰島素抵抗，炎症，內質網應激以及線粒體功能紊亂。接下來，我們體外分離犢牛原代肝細胞和脂肪細胞，並用不同濃度的NEFA處理。我們發現高濃度的NEFA（NEFA≥1.2 mM）可以引起肝細胞和脂肪細胞的內質網應激，並進而導致胰島素信號通路受損，而且抑制內質網應激可以緩解高NEFA誘發的胰島素信號通路受損；高NEFA可以激活TLR4介導的NF-κB炎症通路；高NEFA也可以引起肝細胞的線粒體功能紊亂並進一步損傷胰島素信號通路，而且通過過表達線粒體功能關鍵調節因子PGC-1α或Mfn2可以緩解高NEFA引起的線粒體功能紊亂和胰島素信號通路受損。另外我們還發現圍產期能量負平衡奶牛血液中miR-181a的表達高於正常奶牛，且高表達的miR-181a可以通過靶向SIRT1促進肝細胞脂積累抑制脂合成，促進脂肪肝的發生髮展。這些結果明確了圍產期能量負平衡奶牛胰島素抵抗發生的原因以及機制，將有助於進一步揭示酮病和脂肪肝等圍產期能量負平衡性疾病的發病機理，及針對胰島素抵抗採取有效的防治措施。
