研究背景
在禁食和進(jìn)食期間，維持血糖穩(wěn)態(tài)對(duì)于預(yù)防低血糖或高血糖至關(guān)重要。近期清華大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院王一國(guó)團(tuán)隊(duì)、上海交通大學(xué)醫(yī)學(xué)院附屬瑞金醫(yī)院王計(jì)秋團(tuán)隊(duì)聯(lián)合山東第一醫(yī)科大學(xué)附屬省立醫(yī)院宋勇峰團(tuán)隊(duì)在Nature Metabolism (IF 18.9)上發(fā)表文章“A feeding-induced myokine modulates glucose homeostasis”，發(fā)現(xiàn)feimin 是葡萄糖穩(wěn)態(tài)的關(guān)鍵調(diào)節(jié)劑，能在進(jìn)食期間由骨骼肌分泌并與受體MERTK結(jié)合，通過(guò)激活A(yù)KT促進(jìn)葡萄糖吸收并抑制葡萄糖生成，并能與胰島素協(xié)同改善血糖穩(wěn)態(tài)，為糖尿病的潛在治療途徑提供了寶貴的見(jiàn)解。
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基因信息
MERTK：受體酪氨酸蛋白激酶Mer
病毒產(chǎn)品
AAV9-Luciferase
AAV9-MERTK
AAV9-MERTK mut
實(shí)驗(yàn)動(dòng)物
10周齡雄性小鼠
注射方式
尾靜脈、腓腸肌和脛骨前肌注射
AAV介導(dǎo)MERTK、MERTK mut在肝臟、胃、附睪白色脂肪組織中表達(dá)
結(jié)果展示
1. Feimin改善糖尿病小鼠的血糖穩(wěn)態(tài)
作者發(fā)現(xiàn)Feimin是一種由攝食誘導(dǎo)的肌動(dòng)蛋白，能促進(jìn)葡萄糖吸收和抑制葡萄糖產(chǎn)生來(lái)調(diào)節(jié)葡萄糖穩(wěn)態(tài)并促進(jìn)胰島素敏感性。由于feimin會(huì)降低血糖水平，作者測(cè)試了正常和糖尿病小鼠模型中的血漿feimin水平，發(fā)現(xiàn)在禁食和重新進(jìn)食期間，飲食誘導(dǎo)的肥胖、遺傳性肥胖和糖尿病小鼠模型中的血漿feimin水平僅略有增加，此外進(jìn)食誘導(dǎo)的feimin增加了胰島素敏感性。然后作者研究了feimin如何調(diào)節(jié)小鼠的葡萄糖穩(wěn)態(tài)，發(fā)現(xiàn)feimin以劑量依賴性方式激活A(yù)KT，相比于胰島素能快速、短暫地激活A(yù)KT，feimin激活A(yù)KT的速度較慢，但持續(xù)時(shí)間較長(zhǎng)。瘦弱小鼠中胰島素誘導(dǎo)的AKT激活、葡萄糖攝取增加和血糖水平下降幅度比肥胖/糖尿病小鼠要大得多，但feimin對(duì)瘦小鼠和肥胖/糖尿病小鼠的AKT活化、葡萄糖攝取和血糖水平的影響相似，這些結(jié)果表明肥胖/糖尿病小鼠不存在明顯的feimin抵抗性。此外接受胰島素和feimin雙重治療的小鼠AKT激活和血糖水平改善更為明顯，表明將feimin和胰島素結(jié)合起來(lái)是實(shí)現(xiàn)糖尿病血糖控制的更好方法。
圖1 feimin和胰島素協(xié)同改善糖尿病小鼠的血糖水平
2. MERTK是feimin的受體
為了確定 feimin 是否靶向葡萄糖調(diào)節(jié)組織，例如肝臟、脂肪組織和骨骼肌，作者通過(guò)將GST-feimin與小鼠組織冷凍切片一起孵育來(lái)進(jìn)行結(jié)合試驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)GST-feimin在肝臟、白色脂肪組織和骨骼肌中產(chǎn)生更強(qiáng)的結(jié)合信號(hào)。之后作者通過(guò)高內(nèi)涵篩選檢測(cè)feimin的受體，并確定MERTK為feimin的候選受體。為了研究MERTK是否是feimin的受體，作者檢查了feimin在WT、Mertk−/−、Tyro3−/−和Axl−/−小鼠組織中的結(jié)合情況。發(fā)現(xiàn)Feimin與組織和原代肝細(xì)胞結(jié)合在Mertk−/−小鼠中消失，MST實(shí)驗(yàn)進(jìn)一步表明，feimin與MERTK胞外結(jié)構(gòu)域具有高親和力。以上實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明MERTK是feimin的受體。
圖2 MERTK是feimin的受體
3. Feimin通過(guò)MERTK調(diào)節(jié)葡萄糖穩(wěn)態(tài)
由于AKT是MERTK的主要下游信號(hào)傳導(dǎo)效應(yīng)子，也是葡萄糖穩(wěn)態(tài)的主要調(diào)節(jié)器，作者測(cè)試了feimin對(duì)小鼠原代肝細(xì)胞、肌管和脂肪細(xì)胞中AKT活化的影響。發(fā)現(xiàn)feimin可激活WT細(xì)胞中的AKT，但不激活Mertk敲除細(xì)胞中的AKT，MERTK過(guò)表達(dá)可恢復(fù)feimin對(duì)AKT活化的影響，但MERTK mut過(guò)表達(dá)無(wú)上述作用。此外feimin可減弱WT小鼠肝細(xì)胞中的葡萄糖生成并增強(qiáng)肌管和脂肪細(xì)胞中的葡萄糖攝取，而feimin的這些作用在Mertk缺陷細(xì)胞中消失。WT MERTK（而非MERTK mut）可恢復(fù)feimin對(duì)葡萄糖輸出和攝取的影響。這些結(jié)果表明MERTK對(duì)于feimin誘導(dǎo)的細(xì)胞葡萄糖輸出和攝取是必不可少的。進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)feimin激活A(yù)KT、增加葡萄糖攝取并降低WT小鼠的血糖水平，但在Mertk敲除小鼠中則無(wú)上述功能。同樣AAV9介導(dǎo)的 WT MERTK 表達(dá)（而非MERTK Mut）可恢復(fù)feimin對(duì)AKT激活和葡萄糖穩(wěn)態(tài)的影響。
圖3 Feimin通過(guò)MERTK調(diào)節(jié)葡萄糖穩(wěn)態(tài)
實(shí)驗(yàn)結(jié)論
本研究強(qiáng)調(diào)了feimin-MERTK信號(hào)軸在葡萄糖穩(wěn)態(tài)中的作用，并表明針對(duì)feimin-MERTK信號(hào)通路可能是治療糖尿病的一種有前景的治療方法。