血浆外泌体microRNA在奥氮平诱导胰岛素抵抗中的作用及机制研究

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目的奥氮平是临床上抗精神分裂症的一线用药。但在使用的过程中容易引起胰岛素抵抗(insulin resistance,IR)等代谢副作用,严重影响患者服药依从性和生活质量。因此探究奥氮平引起IR的机制具有重要意义。方法1)招募服用奥氮平超过三个月发生IR或未发生IR(Non-IR)的患者,分别从两组患者血浆中提取外泌体(IR-exos和Non-IR-exos)并通过电镜、Western Blot、粒径分析仪对外泌体进行表征。2)将从患者血浆中提取的IR-exos通过尾静脉注射进大鼠体内,检测大鼠体重、血糖、胰岛素水平等代谢指标判断外泌体对大鼠代谢的影响;进行葡萄糖耐量和胰岛素耐量试验,通过Western Blot技术对大鼠白色脂肪组织中胰岛素信号相关通路PI3K/AKT相关蛋白进行检测,评估IR-exos对大鼠胰岛素敏感性的影响;在体外将IR-exos通过红色荧光染料PKH26标记,与3T3-L1脂肪细胞共孵育,观察其能否被脂肪细胞摄取;此外评估IR-exos对3T3-L1脂肪细胞胰岛素敏感性的影响,包括脂肪细胞葡萄糖摄取能力和胰岛素信号相关通路蛋白的表达。3)本文首先纳入IR-exos与Non-IR-exos样本各4例,通过外泌体miRNA高通量测序,筛选差异miRNA,以进一步分析;根据显著性排序获得差异表达前10位的miRNA;扩大样本至IR-exos和Non-IR-exos每组各12例,通过qRT-PCR对前10位的miRNA进行再验证,从而筛选出差异最为显著的目标miRNA;考虑到患者样本个体差异性较大,为减少其他因素干扰明确奥氮平诱导IR的机制,将得到的目标miRNA在奥氮平诱导IR的大鼠中进行再一次验证;最后在体外中实验中探究目标miRNA是否可以改善奥氮平对细胞的影响,包括细胞的葡萄糖摄取水平以及PI3K/AKTGLUT4相关蛋白的表达。结果1)电镜下观察到微粒呈双层膜结构的圆形囊泡,符合对外泌体形态的定义,CD63和TSG101两个外泌体标记蛋白也有明显的条带表达,粒径分布于30-150 nm之间,以上结果证明所提取的微粒为外泌体。2)注射IR-exos后大鼠的体重增加显著高于对照组大鼠,八周后IR-exos组大鼠的血糖和胰岛素水平显著高于对照组大鼠(p<0.05),葡萄糖耐量和胰岛素耐量试验结果显示,IR-exos组大鼠的AUC显著高于对照组大鼠(p<0.01),说明IR-exos引起大鼠葡萄糖耐量受损胰岛素敏感性减弱,这些结果表明长期服用奥氮平诱导IR患者血浆外泌体引起大鼠胰岛素抵抗、代谢紊乱,表明奥氮平诱导IR可能跟外泌体有关;Western Blot结果显示,IR-exos组大鼠腹股沟白色脂肪组织中p-PI3K和p-AKT蛋白的表达显著下降,白色脂肪细胞质膜上GLUT4的表达量也显著下降(p<0.05),说明IRexos损害大鼠体内胰岛素敏感性,这些结果表明奥氮平诱导IR患者外泌体可能通过损害白色脂肪组织的胰岛素敏感性引起大鼠IR;细胞实验结果显示,3T3-L1脂肪细胞中存在红色荧光,说明IR-exos可以被3T3-L1脂肪细胞有效摄取;在IR-exos的作用下,胰岛素刺激的细胞葡萄糖摄取能力下降,体外脂肪细胞中p-PI3K和p-AKT蛋白的表达显著下降,质膜上GLUT4的表达量也显著下降(p<0.05),这些结果表明奥氮平诱导IR患者外泌体被3T3-L1脂肪细胞摄取后损害细胞的胰岛素敏感性。3)通过高通量分析筛选得到差异表达的miRNA共69个,选取差异表达前10的miRNA;扩大样本至12个IR-exos样本和12个Non-IR-exos样本将这10个miRNA通过qRT-PCR验证,得到miR-486-5p是差异表达最显著的miRNA(p<0.001),作为目标miRNA;在奥氮平诱导IR大鼠的外泌体中,与Non-IR大鼠相比,miR-486-5p的表达也显著增加(p<0.05),这些结果说明miR-486-5p可能是奥氮平诱导IR的关键因素;在体外实验中,将3T3-L1脂肪细胞与奥氮平共培养后发现细胞miR-486-5p的表达显著升高,葡萄糖摄取能力和胰岛素信号相关通路的蛋白表达下降(p<0.05),而抑制miR-486-5p的表达可以改善由奥氮平引起的葡萄糖摄取降低的现象,并且与奥氮平组相比,p-PI3K和p-AKT蛋白以及质膜上GLUT4的表达也显著上升(p<0.05),这些结果说明抑制miR-486-5p的表达可以改善奥氮平对细胞胰岛素敏感性的影响,表明血浆外泌体衍生的miR-486-5p可能通过PI3K/AKT-GLUT4通路参与介导奥氮平诱导IR。结论本课题基于外泌体探究了奥氮平诱导IR的机制,发现奥氮平诱导IR患者血浆中的外泌体引起大鼠代谢紊乱,使体内体外胰岛素敏感性下降;进一步探究发现外泌体中的miR-486-5p可能是其发挥作用的关键,拮抗miRNA-486-5p后可以改善奥氮平对细胞胰岛素敏感性的损害。综上说明血浆外泌体衍生的miR-486-5p可以调节奥氮平诱导的IR,可能成为其治疗的潜在靶点。
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