阿维A在咪喹莫特诱导的银屑病样模型小鼠糖脂稳态中的作用

Role of acitretin in regulating glucose and lipid homeostasis in an imiquimod-induced psoriasis model mouse

摘要

目的：银屑病是一种慢性炎症性皮肤疾病，可伴随高血糖、胰岛素抵抗和肥胖等并发症。阿维A是第2代维A酸类药物，可用于治疗银屑病。本研究旨在探讨阿维A对银屑病糖脂代谢的影响。方法：在高糖或低糖环境中使用阿维A处理HepG2细胞，采用实时反转录聚合酶链反应(real-time reverse transcription PCR,real-time RT-PCR)和蛋白质印迹法检测葡萄糖转运相关基因的m RNA和蛋白质表达水平，流式细胞术分析葡萄糖摄取功能，油红O染色技术观察细胞内脂滴合成。选用健康成年雌性BALB/C小鼠，随机分为对照组、咪喹莫特(imiquimod,IMQ)诱导银屑病造模组(IMQ组)和阿维A治疗组，分析阿维A对小鼠银屑病皮损和炎症因子变化，观察小鼠体重、血浆中糖脂代谢和相关基因转录水平的改变。分离对照组和IMQ组小鼠的胰岛组织，体外培养观察阿维A对小鼠胰岛素分泌的影响。结果：在高糖环境中，阿维A处理HepG2细胞后，葡萄糖摄取增加，脂滴合成增加，葡萄糖转运相关基因GLUT1和GLUT4表达增加，糖异生相关基因G6pase转录下降，糖原合成相关基因AKT1、GSY2转录水平增加(均P<0.05)；而低糖环境中，阿维A抑制葡萄糖摄取，促进糖异生功能。体内实验结果显示：与对照组相比，IMQ组小鼠血糖下降明显(P<0.05)，阿维A治疗后可部分恢复IMQ组小鼠血糖稳态，且体重减轻得到改善。取对照组和IMQ组小鼠胰岛组织体外培养后，发现阿维A治疗使原本上升的胰岛素分泌水平和胰岛素分泌相关基因PDX-1转录水平下降，使原本下降的葡萄糖稳态相关基因SIRT1和胰岛素敏感性相关基因PPARγ转录水平升高(均P<0.05)，提示阿维A具有改善胰岛功能，恢复胰岛稳态的重要作用。结论：阿维A可维持肝脏细胞糖原合成和糖异生通路的平衡，增加胰岛素敏感性，改善胰岛功能，促进机体和细胞的血糖稳态。

Abstract

Objective Psoriasis is a chronic inflammatory skin disease often accompanied by comorbidities such as hyperglycemia, insulin resistance, and obesity. Acitretin, as a second-generation retinoid, is used in the treatment of psoriasis. This study aims to explore the role of acitretin on glucose and lipid metabolism in psoriasis. Methods HepG2 cells were treated with acitretin under high- or low-glucose conditions. mRNA and protein expression levels of glucose transport-related genes were evaluated using real-time reverse transcription PCR (real-time RT-PCR) and Western blotting. Glucose uptake was analyzed by flow cytometry, and intracellular lipid droplet formation was assessed via Oil Red O staining. Healthy adult female BALB/C mice were randomly divided into 3 groups: a control group, an imiquimod (IMQ)-induced psoriasis model group (IMQ group), and an acitretin treatment group. Skin lesions and inflammatory markers were examined, along with changes in body weight, plasma glucose/lipid levels, and transcription of metabolic genes. Islets were isolated from normal and psoriasis-induced mice, and the effect of acitretin on insulin secretion was evaluated in vitro. Results Acitretin treatment increased glucose uptake and lipid droplet synthesis of HepG2 in high-glucose environment, with elevated transcription levels of glucose transport-related genes GLUT1 and GLUT4. Transcription of gluconeogenesis-related gene G6pase decreased, while transcription levels of glycogen synthesis-related genes AKT1 and GSY2 increased (all P<0.05), while acitretin inhibits glucose uptake and promotes gluconeogenesis in low-glucose environment. In vivo experiments revealed that compared with the control group, the blood glucose level in the IMQ group was significantly decreased (P<0.05), while acitretin treatment partially restored glucose homeostasis and alleviated weight loss. Ex vivo culture of islets from psoriatic mice revealed that acitretin reduced elevated insulin secretion and downregulated PDX-1 expression, while upregulating glucose homeostasis gene SIRT1 and insulin sensitivity gene PPARγ (all P<0.05). These findings suggest that acitretin plays a critical role in improving islet function and restoring islet homeostasis. Conclusion Acitretin helps maintain the balance between hepatic glycogenesis and gluconeogenesis, enhances insulin sensitivity, and improves pancreatic islet function, thereby promoting systemic and cellular glucose homeostasis.

Graphical abstract

关键词

阿维A / 银屑病 / 糖脂代谢 / 脂肪合成

Key words

acitretin / psoriasis / glucose and lipid metabolism / lipogenesis

银屑病是一种常见的慢性炎症性皮肤病，全球2%~3%的人口罹患此病^[1]。临床和流行病学研究^[2-3]显示，银屑病不仅局限于皮肤病变，还伴随全身性炎症反应，常伴发多种代谢紊乱，包括肥胖、胰岛素抵抗及2型糖尿病(type 2 diabetes，T2D)等，可增加心血管疾病患病风险^[4]。

流行病学证据^[5]表明，银屑病与糖尿病共病的患病率和发病率显著增加，银屑病患者患T2D的相对风险为1.27。研究^[6-7]表明银屑病是T2D和胰岛素抵抗的独立危险因素，其严重程度与胰岛素治疗需求的增加密切相关。银屑病患者的胰岛素抵抗指数(homeostatic model assessment of insulin resistance，HOMA-IR)显著高于健康对照组，提示银屑病可能是一种“前糖尿病状态”，其皮肤炎症可导致胰岛功能障碍^[8-10]。银屑病的系统性炎症因子，如白细胞介素(interleukin，IL)-17和肿瘤坏死因子(tumor necrosis factor，TNF)-α，一方面可导致细胞自噬及焦亡，另一方面可通过抑制胰岛素受体的酪氨酸激酶活性诱导胰岛素抵抗，从而引发T2D^[11-13]。此外，银屑病病变中角质形成细胞糖酵解能力的增强可能是由于葡萄糖转运蛋白(glucose transporter，GLUT)1的蛋白质表达上调所导致^[14]。因此，银屑病的全身性炎症反应不仅影响皮肤，还可能是T2D发病的重要驱动因素之一。

阿维A(acitretin)作为一种用于治疗银屑病等角化性皮肤病的维A酸类药物，在改善皮肤以及调节代谢功能，尤其是血糖稳态调控方面发挥重要作用^[15-16]。前期研究^[17-18]发现阿维A可有效治疗斑块型银屑病，但能导致甘油三酯和胆固醇一过性升高。维生素A在减轻胰岛β细胞氧化应激损伤、增加胰岛素分泌以及调控血糖方面具有潜在的有益作用；维生素A缺乏会导致胚胎期胰岛体积的缩小，最终引发糖耐量异常^[19-26]。

阿维A治疗银屑病的代谢机制复杂且矛盾。团队前期研究^[27]发现阿维A治疗后银屑病患者外周血中葡萄糖水平下降，而甘油三酯和低密度脂蛋白水平显著升高。阿维A治疗银屑病患者可能导致原本就高的前蛋白转化酶枯草溶菌素9(proprotein convertase subtilisin/kexin type 9，PCSK9)水平进一步升高，而血清中PCSK9水平与代谢综合征的发生密切相关^[28-29]。短期使用阿维A会降低胰岛素敏感性并显著升高HOMA-IR，提示阿维A可能对糖代谢产生负面调控^[30]。由此推测，阿维A可能在改善患者银屑病症状时加剧代谢紊乱，从而增加代谢综合征的潜在风险，因此在临床应用中需谨慎评估。

本研究通过动物实验及细胞模型进一步探索阿维A在血糖代谢调控中的具体机制，以期为银屑病患者临床合理使用维A酸类药物提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 伦理声明

本研究已获得中南大学湘雅医院动物伦理委员会批准(审批号：CSU-2022-0376)。

1.2 动物及主要试剂

BALB/C小鼠购自湖南斯莱克景达实验动物公司，饲养于中南大学医学实验动物学部SPF级环境中，小鼠饲养及实验均符合中国实验动物护理和使用指南。

细胞杜尔贝科改良伊格尔培养基(Dulbecco’s modified eagle medium，DMEM)高糖培养基、DMEM低糖培养基、DMEM无糖培养基均购自美国Gibco公司，胎牛血清(货号SA101)购自美国CellMax公司。阿维A粉末(货号T1330)购自美国Targetmoi公司。荧光标记的葡萄糖类似物2-NBDG(货号HY-116215)购自美国MCE公司。细胞培养使用的咪喹莫特(imiquimod，IMQ；货号1338313)购自美国Sigma公司，动物造模使用的IMQ药膏购自四川明欣药业公司。磷酸酶抑制剂(货号B15002)、蛋白酶抑制剂(货号B14002)、细胞计数试剂盒-8(cell counting kit-8，CCK-8)试剂盒(货号B34302)和实时荧光定量PCR试剂盒(货号B21703)购自美国Selleck公司。分泌泡囊对GLUT1抗体(货号21829-1-AP)与Vinculin抗体(货号66305-1-Ig)购自武汉三鹰生物技术有限公司，GLUT4抗体(货号#2213)购自美国CST公司。MagZol reagent(货号R4801-01)购自美国Magen公司。反转录试剂盒(货号11141ES60)购自上海翌圣生物科技公司。小鼠胰岛素酶联免疫吸附试验(enzyme linked immunosorbent assay，ELISA)检测试剂盒购自上海江莱生物科技公司，葡萄糖ELISA试剂盒购自英国Abcam公司。二甲基亚砜(dimethyl sulfoxide，DMSO)购自北京鼎国昌盛生物技术公司。

1.3 方法

1.3.1 细胞培养和传代

HepG2细胞使用含10%血清的DMEM高糖、低糖或无糖完全培养基进行培养。每皿细胞密度为80%~90%，于37 ℃胰酶消化2 min，加入完全培养基终止消化，以800 r/min离心3 min后弃去上清，完全培养基重悬，细胞计数，根据实验需求接种于96孔板、12孔板或6孔板中。

1.3.2 阿维A配制

无菌环境中以DMSO为溶剂溶解阿维A粉末，配得10 mg/mL阿维A母液，避光分装保存于-20 ℃中。配得的阿维A(5 000 ng/mL)作用于细胞。

1.3.3 IMQ的配制和使用

无菌环境中使用DMSO溶解IMQ粉末得到5% IMQ(1 μg/mL)。

1.3.4 2-NBDG摄取和流式细胞术

采用流式细胞术检测HepG2细胞对2-NBDG的摄取情况。HepG2细胞接种于12孔板中，贴壁后密度为30%~40%时，根据实验设计使用DMEM高糖或低糖完全培养基，加入5 000 ng/mL阿维A避光培养36 h。去细胞培养基，杜氏磷酸盐缓冲溶液(Dulbecco’s phosphate-buffered saline，DPBS)洗涤后胰酶消化细胞，离心弃去上清后，再次使用DPBS洗涤。避光配制5 mmol/L 2-NBDG母液，现配现用，稀释得到 50 μmol/L 2-NBDG工作液。DPBS洗涤完成后，每管细胞加入1 mL 2-NBDG工作液，于37 ℃、5% CO₂培箱孵育中40 min。孵育结束后，于4 ℃以400 r/min离心4 min，弃上清，DPBS洗涤2次，每次5 min，加入300 μL DPBS重悬为细胞悬液后于30 min内使用流式细胞仪进行检测。

1.3.5 RNA提取和反转录

RNA提取涉及的试剂和耗材均为无酶。对于动物组织样本，取0.8 cm×0.8 cm大小放入EP管中，加入1 mL MagZol reagent和氧化锆研磨珠进行研磨，研磨完成后于室温下静置5 min，完成样本准备。对于细胞样本，吸去培养基，DPBS洗涤后加入MagZol reagent，转移至EP管中，室温下静置5 min，完成样本准备。每管加入200 μL氯仿，充分振荡，室温放置5 min，于4 ℃以12 000 r/min离心10 min，转移450 μL上清至新的1.5 mL EP管中，加入等体积异丙醇，充分振荡，室温静置10 min，离心。75%乙醇洗涤后离心，弃去上清，待乙醇挥发，加入无酶水重悬，酶标仪检测RNA浓度和纯度。使用反转录试剂盒进行反转录，按照说明书操作得到cDNA。

1.3.6 Real-time RT-PCR

无酶水配制100 μmol/L引物母液，使用时需用无酶水将引物母液稀释为1 μmol/L。采用20 μL的反应体系，包括5 μL已稀释的cDNA、10 μL 2×SYBR Green qPCR Master Mix、2.5 μL正向引物、2.5 μL反向引物。向8联管中加入反应体系，混匀，QuantStudio^TM 3 Real-time PCR进行检测，计算2^-ΔΔCt并分析结果。引物序列见表1。

1.3.7 蛋白质提取与定量

蛋白质提取全过程应在4 ℃下进行。每100 μL RIPA裂解液加入1 μL磷酸酶抑制剂、1 μL蛋白酶抑制剂A、1 μL蛋白酶抑制剂B，配制得到RIPA混合液。细胞使用DPBS洗涤后，加入RIPA混合液，冰上裂解30 min，于4 ℃以14 000 r/min离心10 min，保留上清弃去沉淀，得到蛋白质样品完成蛋白提取。根据BCA蛋白质定量试剂盒说明书检测提取的蛋白质样品浓度，最后进行蛋白质变性。

1.3.8 蛋白质印迹法

将蛋白变性样本以120 V恒压完成SDS聚丙烯酰胺凝胶电泳(SDS polyacrylamide gel electrophoresis，SDS-PAGE)。完成电泳后，将凝胶以300 mA恒流转膜至聚偏二氟乙烯(polyvinylidene difluoride，PVDF)膜上，以5%脱脂牛奶封闭1 h，三乙醇胺缓冲盐水溶 液和TBST洗涤后加入一抗，于4 ℃孵育过夜。次日TBST洗涤后加入二抗，于室温孵育1 h后再次TBST洗涤，进行显影。

1.3.9 CCK-8检测

HepG2细胞接种于96孔板中，每孔6 000个细胞。细胞贴壁后，根据实验设计加入各浓度阿维A。48 h后，弃去培养基，按照说明书稀释CCK-8母液，每孔加入100 μL工作液，于37 ℃孵育1.5 h。孵育完成后使用酶标仪检测450 nm处的吸光度值。

1.3.10 油红O染色

使用油红O染液标记细胞中脂肪滴形态以检测阿维A对HepG2细胞脂质合成的影响。每0.5 g油红O加入50 mL异丙醇配制得到染液。HepG2细胞接种于6孔板中，贴壁后阿维A刺激36 h，镜下观察细胞密度，弃去上清，DPBS洗涤1次。4%多聚甲醛固定10 min，DPBS洗涤1次，60%异丙醇洗涤1次。油红O染液染色10 min。60%异丙醇滴加洗涤至背景无色，蒸馏水洗涤30 s。苏木精染液复染5 min，流水洗涤5 min。根据实验需求封片，于显微镜下观察。

1.3.11 小鼠银屑病造模及分组

将6~8周雌性BALB/C小鼠随机分为3组，每组7只。对照组：每日灌胃400 μL生理盐水；IMQ诱导银屑病造模组(IMQ组)：耳部进行IMQ涂抹的银屑病造模，每日每耳涂抹20 mg，同时灌胃400 μL生理盐水；IMQ+阿维A组(阿维A治疗组)：在涂抹IMQ的基础上，灌胃400 μL浓度为0.3 mg/mL的阿维A溶液。每日同一人测量小鼠体重，基于小鼠耳部皮损红斑(0~4分)、厚度(0~4分)和鳞屑(0~4分)情况进行银屑病面积与严重性指数(psoriasis area severity index，PASI)评分。造模的第7日，即涂抹IMQ 6次后，检测小鼠糖脂水平，对小鼠耳部皮损进行拍照，处死小鼠，收集小鼠皮损、眼球血、胰腺组织进行后续实验。

1.3.12 小鼠葡萄糖耐量测试

对小鼠进行葡萄糖耐量测试(oral glucose tolerance test，OGTT)。小鼠提前一晚禁食不禁水。实验当日取小鼠尾尖血，测得基础血糖，根据小鼠体重给予1 mg/g葡萄糖，过程中需要避免刺激小鼠导致应激性高血糖，于15、30、60、90、120 min后检测小鼠血糖。

1.3.13 组织包埋和HE染色

小鼠皮损固定在4%多聚甲醛中。约24 h后流水冲洗去除多聚甲醛，乙醇梯度脱水，浸入组织透明液中完成透明，再移入石蜡液中63 ℃浸蜡，最后放入包埋盒中完成包埋。冷冻蜡块后切片，厚薄均一。于室温下用载玻片捞出切片，置于切片架上。于65 ℃烘箱烤片2 h，立即放入脱蜡剂中脱蜡15 min，重复2次。无水乙醇脱水10 min，2次。苏木精染液核染5 min，流水冲洗10 min。分色液中浸泡2 s，流水冲洗5 min。返蓝液染色2 s，流水冲洗5 min。伊红染液染色2 min，流水冲洗5 min。无水乙醇脱水 1 min。常温干燥。滴加封片剂后小心盖上盖玻片，完成封片，于显微镜下观察。

1.3.14 胰岛分离和体外培养

为进一步探索阿维A对胰岛功能的影响，分离小鼠胰岛组织并进行体外培养干预。取对照组小鼠胰岛培养，不作其他处理。为保证离体胰岛组织仍处于银屑病样环境中，将IMQ组小鼠胰岛组织在培养过程中额外加入阿维A及IMQ干预处理，动态观察胰岛素分泌水平的变化。小鼠上腹部做一切口暴露肝脏和肠道，手术夹阻断胆汁分泌。以Hank’s平衡盐溶液(Hank’s balanced salt solution，HBSS)稀释得到1 000 U/mL胶原酶，即为溶液Ⅱ。注射器抽取 3 mL溶液Ⅱ，更换30G针头，插入至肝管与胆囊管连接处，到达胆总管，缓慢注射以扩张胰腺。完成扩张后切除胰腺，浸泡在2 mL溶液Ⅱ中。于37.5 ℃水浴15 min，期间小心晃动离心管，并以HBSS稀释得到1 mmol CaCl₂，即配得溶液Ⅰ，当悬浮液均匀后置于冰上，加入溶液Ⅰ终止消化。于4 ℃以300 r/min离心30 s，弃去上清，溶液Ⅰ重悬，重复2次，重悬后使用70 μmol/L滤网过滤，得到细胞，加入洛斯维·帕克纪念研究所(Roswell Park Memorial Institute，RPMI)完全培养基于37 ℃、5%CO₂环境培养，等待后续使用。

1.3.15 ELISA检测胰岛素、葡萄糖

完成培养的胰岛组织来源细胞分别于0、24、 48 h收集培养基上清，根据ELISA说明书检测胰岛素浓度。6孔板中，阿维A治疗组的细胞经过阿维A刺激24 h后，更换含阿维A的DMEM无糖完全培养基处理4 h，收集培养基，根据ELISA说明书检测细胞上清液葡萄糖含量；对照组则全程不使用阿维A刺激。

1.4 统计学处理

采用GraphPad Prism 9软件进行数据分析。所有数据以均数±标准差表示。检测各组数据方差齐性，方差齐时2组间比较采用t检验或配对t检验，多组间比较采用One-way ANOVA分析。P<0.05为差异有统计学意义。

2 结 果

2.1 高糖环境中阿维A促进HepG2细胞对于葡萄糖的摄取

CCK-8结果显示：当阿维A为1 000~20 000 ng/mL时，对HepG2细胞没有显著的毒性(图1A)。5 000 ng/mL阿维A处理后的HepG2细胞中葡萄糖转运相关基因GLUT1、GLUT2、GLUT4转录水平均显著增加(均P<0.001，图1B)，GLUT1与GLUT4的蛋白质表达水平显著增加(图1C)，进一步检测HepG2细胞外的葡萄糖浓度下降(P<0.05，图1D)。流式细胞术结果证实阿维A促进了高糖环境中HepG2细胞的葡萄糖摄取(P<0.001，图1E、1F)。

2.2 高糖环境中阿维A影响HepG2细胞脂滴合成

在高糖环境中，阿维A处理后的HepG2细胞内形成脂滴形态和数量明显增加(图2A)；甘油三酯水平显著增加(P<0.05，图2B)，而总胆固醇水平变化的差异无统计学意义(P>0.05，图2C)，初步显示阿维A治疗后，HepG2脂肪储量增加。收集HepG2细胞的RNA，检测与脂肪合成相关基因的转录水平，发现阿维A处理后脂肪合成相关基因乙酰辅酶A羧化酶-1(acetyl CoA carboxylase，ACC1)、单酰甘油酰基转移酶-1[mannosyl (alpha-1,3-)-glycoprotein beta-1, 2-N-acetylglucosaminyltransferase，MGAT1]、Berardinelli-Seip先天性脂肪代谢障碍1型(Berardinelli-Seip congenital lipodystrophy type 1，BSCL1)和脂肪酸合成酶(fatty acid synthetase，FASN)的转录水平均显著升高(均P<0.001，图2D)。同时，糖异生相关基因葡萄糖-6-磷酸酶(glucose-6-phosphatase，G6pase)转录水平下降，糖原合成相关基因丝氨酸/苏氨酸激酶1(v-akt murine thymoma viral oncogene homolog 1，AKT1)、糖原合酶-2(glycogen synthase 2，GSY2)的转录水平显著升高(均P<0.05，图2E、2F)。

2.3 低糖环境中阿维A促进糖异生而抑制葡萄糖摄取

在低糖环境中，经过阿维A处理后，葡萄糖转运相关基因GLUT1转录水平仍显著升高(P<0.05)，而GLUT2、GLUT4转录水平变化差异无统计学意义(均P>0.05，图3A)，GLUT1及GLUT4的蛋白质水平也验证这一结果(图3E)，这提示低糖环境中阿维A促葡萄糖转运的能力相较于高糖环境已有下降。脂肪合成相关基因ACC1、MGAT1和FASN的转录水平相较于高糖环境下调(图3B)，说明在低糖时，阿维A几乎不具备促进脂肪合成的功能。此外，糖异生相关基因G6pase转录水平的差异无统计学意义(P>0.05，图3C)。经过阿维A处理后，高糖环境中磷酸烯醇式丙酮酸碳羧化酶(phosphoenolpyruvate carboxykinase，PEPCK)转录水平无显著改变(P>0.05，图2E)，而低糖环境中则显著上调(P<0.001，图3C)。糖原合成相关基因GSY2的转录水平无显著差异(P>0.05，图3D)。流式细胞术结果显示：与高糖环境不同，低糖环境中经过阿维A刺激的HepG2摄取葡萄糖能力下降(P<0.001，图3F、3G)。

2.4 阿维A改善小鼠银屑病样皮炎

本研究使用IMQ成功诱导了BALB/C小鼠银屑病样模型，IMQ组小鼠表现为红斑、皮肤增厚和鳞屑，病理显示表皮呈银屑病样改变(图4A、4B)。阿维A治疗组使用阿维A治疗后发现阿维A可以改善小鼠的银屑病样皮炎表型(图4D)，降低PASI总评分(图4E)，在造模初期可以使下降的银屑病小鼠体重部分恢复(图4C)。进一步检测小鼠皮损中炎症因子、增殖、分化相关基因的mRNA表达水平，结果显示阿维A可以降低银屑病样皮炎小鼠皮损中IL-23a、IL-6和Ki67的表达水平，升高分化指标Involucrin的表达水平(均P<0.05)，而炎症因子TNF-α和IL-17A表达水平的差异无统计学意义(均P>0.05，图4F~4K)。

2.5 阿维A部分恢复IMQ诱导的小鼠糖脂水平异常

与对照组相比，IMQ组小鼠的胰岛素水平显著升高，外周血血糖水平显著下降(均P<0.05，图5A、5B)；TG、CHOL、低密度脂蛋白(low density lipoprotein，LDL)及高密度脂蛋白(high density lipoprotein，HDL)水平显著下降(均P<0.05，图5C~5F)，提示诱导银屑病样急性炎症模型时消耗了大量的血糖和脂肪。经过阿维A治疗后，IMQ组下降的血糖和血脂水平得到了部分恢复，尤其血糖逆转明显(图5B~5F)，升高的胰岛素水平也有降低(图5A)。

2.6 阿维A治疗维持银屑病样皮炎小鼠胰岛功能稳态

体外培养小鼠胰岛组织结果显示：与对照组相比，IMQ组小鼠胰岛素分泌水平在24 h及48 h均明显升高(均P<0.001，图6A)；小鼠的胰岛组织经过IMQ处理后可增加胰岛素的分泌水平，再经过阿维A治疗后则可以降低原本升高的胰岛素分泌水平(图6B、6C)。OGTT试验结果显示：与对照组小鼠相比，IMQ组小鼠血糖在30 min时迅速下降，说明银屑病环境可导致胰岛功能损伤，而阿维A治疗可恢复胰岛功能(图6D)。与对照组小鼠相比，IMQ组小鼠胰腺组织中的胰岛素分泌相关基因胰腺和十二指肠同源盒-1(pancreatic/duodenal homeobox-1，PDX-1)转录水平升高，葡萄糖稳态相关基因沉默调节信息因子1(silent information regulator 1，SIRT1)、胰岛素敏感性相关基因过氧化物酶体增殖物激活受体γ(peroxisome proliferators-activated receptor γ，PPARγ)基因转录水平显著下降(均P<0.05，图6E~6G)，提示银屑病样皮炎小鼠胰岛稳态受损，对胰岛素敏感性增加，而阿维A治疗后可部分恢复稳态。

3 讨 论

本研究通过IMQ诱导的银屑病样小鼠模型和HepG2细胞系，系统性地探讨了阿维A在调控糖脂代谢中的作用。GLUT1和GLUT4基因是胰岛素依赖性葡萄糖转运蛋白编码基因，在维持全身葡萄糖稳态中发挥关键作用。GLUT4基因表达下降可导致胰岛素抵抗，从而诱发如T2D等代谢性疾病^[31]，过表达GLUT4基因可改善动物模型的代谢紊乱和糖尿病症状^[32]。本研究验证了在高糖环境中，阿维A上调了肝脏细胞中GLUT1和GLUT4基因的表达，增强了细胞葡萄糖摄取能力，与Montessuit等^[33]研究结果相吻合。本研究发现阿维A显著促进糖原和脂肪酸合成相关基因(如AKT、GSY2)的表达，进一步解释阿维A在维持全身葡萄糖稳态中的潜在作用。本研究结果提示，阿维A通过上调HepG2细胞中GLUT家族的基因表达，增加了肝细胞对胞外葡萄糖的摄取能力，促进肝细胞内糖原和脂肪酸合成增加，拓展了阿维A在代谢调控领域的应用潜力。

本研究通过动态检测高糖与低糖环境中阿维A的作用，发现其对肝细胞糖代谢存在双向调控作用。糖异生的关键酶G6Pase在维持哺乳动物的葡萄糖稳态方面发挥重要的作用，高糖环境中经阿维A处理的HepG2细胞G6Pase转录水平受到显著抑制，同时GLUT1、GLUT2与GLUT4转录水平升高，提示在高糖环境中，细胞通过促进葡萄糖摄取进行能量储存。而在营养受限的低糖环境中，阿维A处理后GLUT2与GLUT4转录水平改变不显著，而PEPCK转录水平上调，提示HepG2摄取细胞外葡萄糖水平下降以适应低糖环境，优化了糖异生与外源糖摄取的平衡，避免过度依赖外源葡萄糖，转而主要依靠细胞内糖异生。这表明阿维A可根据细胞外葡萄糖水平的变化，适应性地调节糖异生和糖原合成的平衡，以维持细胞自身能量供应。

已有研究^{[27, 34-35]}指出，阿维A可降低银屑病患者升高的血糖水平，但具体机制尚不明确。IMQ是Toll样受体-7/8(Toll-like receptors7/8，TLR7/8)的配体，能够诱导局部皮肤及全身的炎症反应，并广泛应用于银屑病的研究中^{[36, 21]}。目前已有研究^[37-38]报道联合治疗银屑病糖尿病合并症的微针疗法能有效缓解炎症与胰岛素抵抗的恶性循环，TLR7转导在促进血糖异常中发挥作用，然而相关机制仍未完全阐明。IMQ不仅能诱导银屑病样皮炎，还会导致糖尿病前期表型，伴随胰岛素分泌代偿性增加的现象^[39]。因此，本研究采用IMQ诱导小鼠银屑病样皮炎作为动物模型。

本研究发现IMQ诱导的银屑病样小鼠的胰岛素水平急剧升高，血糖显著下降。在胰岛体外培养实验中，IMQ组小鼠胰岛素释放水平显著增加，提示胰岛素抵抗的发生。OGTT实验证实银屑病小鼠在30 min时血糖水平迅速下降，这与糖尿病前期表型的发展趋势相符^[9]。使用阿维A治疗后，IMQ诱导的小鼠急剧升高的胰岛素水平有所下降，低血糖状态也有所缓解，表明阿维A部分逆转其早期的胰岛素分泌失代偿功能，对急性炎症期胰岛功能具有一定的保护作用。本研究结果还显示阿维A能够部分恢复IMQ诱导的小鼠胰腺细胞PDX-1和SIRT1的表达下调。在成熟的β细胞中，PDX-1的减少或缺失会导致葡萄糖耐受不良，进而影响胰岛素的正常分泌功能^[40-41]。SIRT1是一种哺乳动物去乙酰化酶的原型，激活SIRT1可以改善肝脏、骨骼肌和脂肪组织的胰岛素敏感性^[42]。

本研究仍存在不足之处：尽管探讨了GLUT家族转录水平的改变，但并未进一步探讨这些基因在银屑病环境中下游信号通路的具体调控机制；阿维A在复杂的银屑病样体内环境中的作用仅针对部分血糖、胆固醇指标的改变，需要进一步联合代谢组学与转录组学来阐明阿维A的代谢调控网络。

综上所述，本研究通过体内和体外研究，揭示了阿维A在不同葡萄糖环境中可以通过调控肝细胞GLUT家族与糖脂代谢相关基因的表达，维持肝脏细胞糖原合成和糖异生通路的平衡，增加胰岛素敏感性，改善胰岛功能，改善银屑病相关糖脂代谢紊乱。

参考文献

[1] Greb JE, Goldminz AM, Elder JT, et al. Psoriasis[J]. Nat Rev Dis Primers, 2016, 2: 16082.

[2] Korman NJ. Management of psoriasis as a systemic disease: what is the evidence?[J]. Br J Dermatol, 2020, 182(4): 840-848.

[3] Vata D, Tarcau BM, Popescu IA, et al. Update on obesity in psoriasis patients[J]. Life (Basel), 2023, 13(10): 1947.

[4] Gelfand JM, Wan MT. Psoriasis: a novel risk factor for type 2 diabetes[J]. Lancet Diabetes Endocrinol, 2018, 6(12): 919-921.

[5] Armstrong AW, Harskamp CT, Armstrong EJ. Psoriasis and the risk of diabetes mellitus: a systematic review and meta-analysis[J]. JAMA Dermatol, 2013, 149(1): 84-91.

[6] Parisi R, Symmons DPM, Griffiths CEM, et al. Global epidemiology of psoriasis: a systematic review of incidence and prevalence[J]. J Invest Dermatol, 2013, 133(2): 377-385.

[7] Caroppo F, Galderisi A, Ventura L, et al. Metabolic syndrome and insulin resistance in pre-pubertal children with psoriasis[J]. Eur J Pediatr, 2021, 180(6): 1739-1745.

[8] Brazzelli V, Maffioli P, Bolcato V, et al. Psoriasis and diabetes, a dangerous association: evaluation of insulin resistance, lipid abnormalities, and cardiovascular risk biomarkers[J]. Front Med (Lausanne), 2021, 8: 605691.

[9] Evans EA, Sayers SR, Kodji X, et al. Psoriatic skin inflammation induces a pre-diabetic phenotype via the endocrine actions of skin secretome[J]. Mol Metab, 2020, 41: 101047.

[10] Huang DW, Ma R, Zhong XY, et al. Positive association between different triglyceride glucose index-related indicators and psoriasis: evidence from NHANES[J]. Front Immunol, 2023, 14: 1325557.

[11] 王悦琪, 周婧. 白细胞介素在银屑病自噬和细胞焦亡中的研究进展[J]. 临床与病理杂志, 2021, 41(9): 2167-2171.

[12] WANG Yueqi, ZHOU Jing. Research progress of interleukin in autophagy and pyroptosis of psoriasis[J]. Journal of Clinical and Pathological Research, 2021, 41(9): 2167-2171.

[13] Chien CY, Yuan TA, Cho CH, et al. All-trans retinoic acid ameliorates glycemic control in diabetic mice via modulating pancreatic islet production of vascular endothelial growth factor-A[J]. Biochem Biophys Res Commun, 2016, 477(4): 874-880.

[14] Parraga SP, Feldman SR. Insulin resistance and psoriasis[J]. Br J Dermatol, 2024, 191(4): 486-487.

[15] 唐雯, 龙婷婷, 李芳芳, HIF-1α可能通过增加CD147和GLUT1的表达促进寻常型银屑病的糖酵解过程[J]. 中南大学学报(医学版), 2021, 46(4): 333-344.

[16] TANG Wen, LONG Tingting, LI Fangfang, et al. HIF-1α may promote glycolysis in psoriasis vulgaris via upregulation of CD147 and GLUT1[J]. Journal of Central South University. Medical Science, 2021, 46(4): 333-344.

[17] Hartmann D, Forgo I, Dubach UC, et al. Effect of acitretin on the response to an intravenous glucose tolerance test in healthy volunteers[J]. Eur J Clin Pharmacol, 1992, 42(5): 523-528.

[18] Baran AN, Kiluk P, Nowowiejska J, et al. Galectin-3 as a novel multifaceted and not only cardiovascular biomarker in patients with psoriasis with regard to systemic treatment-preliminary data[J]. Biology (Basel), 2022, 11(1): 88.

[19] 行敏, 任宏伟, 屈慧明, 寻常型银屑病患者血清中IL-17的表达及紫草素对IL-17刺激HaCaT细胞分泌IL-6和IL-23的影响[J]. 吉林大学学报(医学版), 2017, 43(5): 958-962.

[20] HANG Min, REN Hongwei, QU Huiming, et al. Clinical significance of IL-17 expression in serum of patients with psoriasis vulgaris and effects of shikonin on IL-6 and IL-23 production in IL-17-stimulated HaCaT cells[J]. Journal of Jilin University. Medicine Edition, 2017, 43(5): 958-962.

[21] 刘盼盼, 匡叶红, 张江林, 阿维A与氨甲蝶呤治疗重度斑块型银屑病的疗效[J]. 中南大学学报(医学版), 2016, 41(8): 804-808.

[22] LIU Panpan, KUANG Yehong, ZHANG Jianglin, et al. Effect of acitretin and methotrexate on treatment of severe plaque psoriasis[J]. Journal of Central South University. Medical Science, 2016, 41(8): 804-808.

[23] Burzyński J, Fichna J, Tarasiuk A. Putative molecular targets for vitamin A in neutralizing oxidative stress in acute and chronic pancreatitis-a systematic review[J]. Naunyn Schmiedebergs Arch Pharmacol, 2023, 396(7): 1361-1370.

[24] Kuang JY, Hou XM, Zhang JL, et al. Identification of insulin as a novel retinoic acid receptor-related orphan receptor α target gene[J]. FEBS Lett, 2014, 588(6): 1071-1079.

[25] Takeda Y, Kang HS, Freudenberg J, et al. Retinoic acid-related orphan receptor γ (RORγ): a novel participant in the diurnal regulation of hepatic gluconeogenesis and insulin sensitivity[J/OL]. PLoS Genet, 2014, 10(5): e1004331[2024-11-01].

[26] Brun PJ, Grijalva A, Rausch R, et al. Retinoic acid receptor signaling is required to maintain glucose-stimulated insulin secretion and β-cell mass[J]. FASEB J, 2015, 29(2): 671-683.

[27] Rhee EJ, Plutzky J. Retinoid metabolism and diabetes mellitus[J]. Diabetes Metab J, 2012, 36(3): 167-180.

[28] Zhao S, Li R, Li Y, et al. Roles of vitamin A status and retinoids in glucose and fatty acid metabolism[J]. Biochem Cell Biol, 2012, 90(2): 142-152.

[29] Leung DTH, Rainczuk A, Nguyen T, et al. Targeting XIAP and PPARγ in granulosa cell tumors alters metabolic signaling[J]. J Proteome Res, 2019, 18(4): 1691-1702.

[30] Matthews KA, Rhoten WB, Driscoll HK, et al. Vitamin A deficiency impairs fetal islet development and causes subsequent glucose intolerance in adult rats[J]. J Nutr, 2004, 134(8): 1958-1963.

[31] Qian H, Kuang YH, Su J, et al. Reductive effect of acitretin on blood glucose levels in Chinese patients with psoriasis[J]. Front Med (Lausanne), 2021, 8: 764216.

[32] Krahel JA, Baran AN, Kamiński TW, et al. Methotrexate decreases the level of PCSK9-a novel indicator of the risk of proatherogenic lipid profile in psoriasis. the preliminary data[J]. J Clin Med, 2020, 9(4): 910.

[33] Krahel JA, Baran AN, Kamiński TW, et al. Proprotein convertase subtilisin/kexin type 9, angiopoietin-like protein 8, sortilin, and cholesteryl ester transfer protein-friends of foes for psoriatic patients at the risk of developing cardiometabolic syndrome?[J]. Int J Mol Sci, 2020, 21(10): 3682.

[34] Corbetta S, Angioni R, Cattaneo A, et al. Effects of retinoid therapy on insulin sensitivity, lipid profile and circulating adipocytokines[J]. Eur J Endocrinol, 2006, 154(1): 83-86.

[35] Ying L, Wang LY, Guo KW, et al. Paracrine FGFs target skeletal muscle to exert potent anti-hyperglycemic effects[J]. Nat Commun, 2021, 12(1): 7256.

[36] Atkinson BJ, Griesel BA, King CD, et al. Moderate GLUT4 overexpression improves insulin sensitivity and fasting triglyceridemia in high-fat diet-fed transgenic mice[J]. Diabetes, 2013, 62(7): 2249-2258.

[37] Montessuit C, Papageorgiou I, Campos L, et al. Retinoic acids increase expression of GLUT4 in dedifferentiated and hypertrophied cardiac myocytes[J]. Basic Res Cardiol, 2006, 101(1): 27-35.

[38] Sachdev SS, Jamil A, Gunabalasingam P, et al. The effects of acitretin on insulin resistance, glucose metabolism, and lipid levels in patients with psoriasis[J]. Indian J Dermatol, 2022, 67(4): 349-354.

[39] Karadag AS, Ertugrul DT, Kalkan G, et al. The effect of acitretin treatment on insulin resistance, retinol-binding protein-4, leptin, and adiponectin in psoriasis vulgaris: a noncontrolled study[J]. Dermatology, 2013, 227(2): 103-108.

[40] Cao DL, Qi ZH, Pang YY, et al. Retinoic acid-related orphan receptor C regulates proliferation, glycolysis, and chemoresistance via the PD-L1/ITGB6/STAT3 signaling axis in bladder cancer[J]. Cancer Res, 2019, 79(10): 2604-2618.

[41] Gao XY, Zhang FP, Huang Y, et al. Site-specifically launched microneedles for the combined treatment of psoriasis-diabetic comorbidity[J]. ACS Appl Mater Interfaces, 2023, 15(40): 46613-46625.

[42] Kakalij RM, Dsouza DL, Boesen EI. Development of high fat diet-induced hyperinsulinemia in mice is enhanced by co-treatment with a TLR7 agonist[J]. Front Physiol, 2022, 13: 930353.

[43] Ikumi K, Odanaka M, Shime H, et al. Hyperglycemia is associated with psoriatic inflammation in both humans and mice[J]. J Invest Dermatol, 2019, 139(6): 1329-1338.

[44] Zhu YX, Liu Q, Zhou ZG, et al. PDX1, neurogenin-3, and MAFA: critical transcription regulators for beta cell development and regeneration[J]. Stem Cell Res Ther, 2017, 8(1): 240.

[45] Kaneto H, Kimura T, Shimoda M, et al. Molecular mechanism of pancreatic β-cell failure in type 2 diabetes mellitus[J]. Biomedicines, 2022, 10(4): 818.

[46] Cao Y, Jiang X, Ma H, et al. SIRT1 and insulin resistance[J]. J Diabetes Complications, 2016, 30(1): 178-183.

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