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《湖北大学》 2017年
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miR-21调节肝糖异生及机制研究

骆爱玲  
【摘要】:microRNA是一类长约22个核苷酸的单链、内源性非编码RNA分子,其序列高度保守。成熟microRNA(miRNA)主要通过碱基互补配对方式与靶基因mRNA结合,介导mRNA降解或抑制转录过程来调控基因表达,进而参与细胞分化、增殖、凋亡和代谢等过程。越来越多的研究表明,miRNAs表达异常也参与糖尿病及其并发症等疾病的发生与发展。miR-21广泛存在于多种动植物中,在多个物种间高度保守,参与了多种疾病尤其是癌症的发生与发展,并且是糖尿病肾病的早期诊断分子标志物。研究发现在Ⅱ型糖尿病患者的空腹血糖中存在着异常活化的肝脏糖异生,然而,microRNAs在糖异生中的潜在作用机制尚不清楚。本文通过Taqman real-time PCR的方法研究表明,与正常对照小鼠(C57BL/6J)相比,在Ⅱ型糖尿病模型小鼠(db/db和ob/ob)和高脂肪饮食诱导的肥胖小鼠模型(HFD)肝脏中,miR-21表达均下调,据此,我们推测miR-21可能在糖尿病的发病机制中扮演了重要角色。为了验证这一猜想,本实验通过经典的腹腔葡萄糖耐受实验、胰岛素耐受实验和丙酮酸耐受实验,发现mi RNA海绵介导的miR-21沉默导致HFD小鼠血糖水平进一步增加,提示mi R-21可能对血糖有负调节作用。进而,在db/db小鼠以及HFD小鼠中,腺病毒介导的miR-21过表达降低了小鼠空腹血糖水平,并且改善葡萄糖耐受、胰岛素耐受和丙酮酸耐受。为了进一步确认miR-21降血糖的分子机制,本实验克隆了FOXO1 3’UTR,并用双荧光素酶报告基因和蛋白印迹的方法进行了检测,验证了FOXO1是miR-21的作用靶点。在培养的原代小鼠肝细胞、db/db小鼠和HFD小鼠肝脏中,腺病毒介导的过表达miR-21显著抑制关键糖异生基因过氧化物酶体增殖激活受体共激活因子1α(PGC-1α),葡萄糖-6-磷酸酶(G6Pase)和磷酸烯醇式丙酮酸羧激酶(PEPCK)的mRNA表达水平,并且减少葡萄糖输出和增加了胰岛素刺激的AKT磷酸化水平。提示,miR-21通过靶向作用于FOXO1基因调控糖异生的信号通路中的关键调节酶。同时,在原代小鼠肝细胞中,miRNA海绵介导的miR-21沉默导致这两个关键糖异生基因mRNA表达水平增加,并且减少了胰岛素刺激的AKT磷酸化水平。综上所述,miR-21靶向作用于FOXO1基因,进而调节糖异生关键基因PGC-1α,G6Pase以及PEPCK,增加胰岛素刺激的AKT磷酸化水平,抑制葡萄糖的产生,调节饥饿条件下的血糖水平,改善糖尿病小鼠葡萄糖耐受、胰岛素耐受和丙酮酸耐受,促进胰岛素敏感性。MiR-21在调节血糖平衡和肝胰岛素敏感性方面起到了重要作用。
【学位授予单位】:湖北大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2017
【分类号】:R587.1

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