研究背景
在禁食和進食期間，維持血糖穩(wěn)態(tài)對于預防低血糖或高血糖至關重要。近期清華大學生命科學學院王一國團隊、上海交通大學醫(yī)學院附屬瑞金醫(yī)院王計秋團隊聯(lián)合山東第一醫(yī)科大學附屬省立醫(yī)院宋勇峰團隊在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)的關鍵調節(jié)劑，能在進食期間由骨骼肌分泌并與受體MERTK結合，通過激活AKT促進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解。
· 維真助力 - AAV ·
基因信息
MERTK：受體酪氨酸蛋白激酶Mer
病毒產品
AAV9-Luciferase
AAV9-MERTK
AAV9-MERTK mut
實驗動物
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MERTK、MERTK mut在肝臟、胃、附睪白色脂肪組織中表達
結果展示
1. Feimin改善糖尿病小鼠的血糖穩(wěn)態(tài)
作者發(fā)現(xiàn)Feimin是一種由攝食誘導的肌動蛋白，能促進葡萄糖吸收和抑制葡萄糖產生來調節(jié)葡萄糖穩(wěn)態(tài)并促進胰島素敏感性。由于feimin會降低血糖水平，作者測試了正常和糖尿病小鼠模型中的血漿feimin水平，發(fā)現(xiàn)在禁食和重新進食期間，飲食誘導的肥胖、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，此外進食誘導的feimin增加了胰島素敏感性。然后作者研究了feimin如何調節(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AKT，相比于胰島素能快速、短暫地激活AKT，feimin激活AKT的速度較慢，但持續(xù)時間較長。瘦弱小鼠中胰島素誘導的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和胰島素結合起來是實現(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 是否靶向葡萄糖調節(jié)組織，例如肝臟、脂肪組織和骨骼肌，作者通過將GST-feimin與小鼠組織冷凍切片一起孵育來進行結合試驗，發(fā)現(xiàn)GST-feimin在肝臟、白色脂肪組織和骨骼肌中產生更強的結合信號。之后作者通過高內涵篩選檢測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−/−小鼠組織中的結合情況。發(fā)現(xiàn)Feimin與組織和原代肝細胞結合在Mertk−/−小鼠中消失，MST實驗進一步表明，feimin與MERTK胞外結構域具有高親和力。以上實驗結果表明MERTK是feimin的受體。
圖2 MERTK是feimin的受體
3. Feimin通過MERTK調節(jié)葡萄糖穩(wěn)態(tài)
由于AKT是MERTK的主要下游信號傳導效應子，也是葡萄糖穩(wěn)態(tài)的主要調節(jié)器，作者測試了feimin對小鼠原代肝細胞、肌管和脂肪細胞中AKT活化的影響。發(fā)現(xiàn)feimin可激活WT細胞中的AKT，但不激活Mertk敲除細胞中的AKT，MERTK過表達可恢復feimin對AKT活化的影響，但MERTK mut過表達無上述作用。此外feimin可減弱WT小鼠肝細胞中的葡萄糖生成并增強肌管和脂肪細胞中的葡萄糖攝取，而feimin的這些作用在Mertk缺陷細胞中消失。WT MERTK（而非MERTK mut）可恢復feimin對葡萄糖輸出和攝取的影響。這些結果表明MERTK對于feimin誘導的細胞葡萄糖輸出和攝取是必不可少的。進一步研究發(fā)現(xiàn)feimin激活AKT、增加葡萄糖攝取并降低WT小鼠的血糖水平，但在Mertk敲除小鼠中則無上述功能。同樣AAV9介導的 WT MERTK 表達（而非MERTK Mut）可恢復feimin對AKT激活和葡萄糖穩(wěn)態(tài)的影響。
圖3 Feimin通過MERTK調節(jié)葡萄糖穩(wěn)態(tài)
實驗結論
本研究強調了feimin-MERTK信號軸在葡萄糖穩(wěn)態(tài)中的作用，并表明針對feimin-MERTK信號通路可能是治療糖尿病的一種有前景的治療方法。