绞股蓝皂苷通过调控m6A甲基化酶METTL3/14及去甲基化酶FTO干预2型糖尿病（英文）

摘要

目的：2型糖尿病（type 2 diabetes mellitus,T2DM）以胰岛素分泌不足及胰岛素抵抗为特征。绞股蓝皂苷（gypenosides,GPs）是从绞股蓝中提取的主要活性皂苷，前期研究提示其对T2DM具有改善作用，但其治疗机制尚未阐明。本研究旨在探讨GPs是否通过影响RNA的m6A甲基化修饰，进而调控下游磷脂酰肌醇3激酶（phosphoinositide3-kinase,PI3K）/蛋白激酶B（protein kinase B,AKT）信号通路，从而发挥治疗作用。方法：通过分析公共数据库中T2DM患者中METTL3、METTL14及FTO的表达水平及甲基化变化，并利用基因本体论（gene ontology,GO）和京都基因和基因组数据库（Kyoto Encyclopedia of Genes and Genomes,KEGG）富集分析探索相关通路。从已建立的药理学数据库中筛选GPs的主要活性成分，构建化合物-靶点网络并进行富集分析，预测其潜在作用靶点与通路。采用高脂高糖饮食联合低剂量链脲佐菌素诱导Sprague-Dawley大鼠T2DM模型。将大鼠随机分为4组：GPs治疗组（GPstreated group,GPG,GPs 400 mg/kg）、阳性对照组（positive control group,PCG，二甲双胍100 mg/kg）、生理盐水对照组（normal saline control group,CONTROL）和T2DM模型组（T2DM model group,MODEL）。评估空腹血糖（fasting blood glucose,FBG）、口服葡萄糖耐量试验（oral glucose tolerance test ,OGTT）及0～120 min血糖曲线下面积(area under the glucose curve from 0 to 120 min,AUC_0–120)、空腹胰岛素（fasting insulin,FINS）、胰岛素抵抗稳态模型评估（homeostasis model assessment of insulin resistance,HOMA-IR）及血清炎症因子水平。采用苏木精-伊红（hematoxylin and eosin,HE）染色对胰腺和肝组织进行组织病理学检查。利用实时荧光定量PCR和蛋白质印迹法检测胰腺组织中METTL3、METTL14、FTO、PI3K和AKT的RNA及蛋白质表达水平。此外，通过分子对接评估GPs主要成分与甲基转移酶样蛋白3（methyltransferase-like 3,METTL3）、甲基转移酶样蛋白14（methyltransferase-like 14,METTL14）和肥胖相关蛋白（obesity-associated protein,FTO）之间的相互作用，以确定潜在结合模式。结果：生物信息学分析显示，T2DM样本中METTL3与METTL14表达下调，而FTO表达上调（均P<0.05），并伴有胰岛素信号、PI3K/AKT激活、氧化应激反应和激素分泌相关通路的富集。网络药理学提示GPs成分可能作用于RNA修饰和胰岛素相关通路靶点。在T2DM大鼠中，与MODEL相比，GPs治疗显著降低了FBG，改善了葡萄糖耐量，降低了HOMA-IR值，也降低了血清肿瘤坏死因子-α（tumor necrosis factor-α,TNF-α）和白细胞介素（interleukin,IL）-6水平（均P<0.05），同时胰腺组织病理学检查显示胰岛损伤减轻、细胞形态改善。GPs治疗使胰腺组织中METTL3和METTL14的mRNA和蛋白质表达水平上调，而FTO的mRNA和蛋白质表达水平下调（均P<0.05）。同时，PI3K和AKT表达水平均升高（均P<0.05），与葡萄糖摄取和胰岛素敏感性相关的下游信号通路激活一致。二甲双胍亦可改善代谢指标，但其对m6A相关酶的调控模式与GPs不同。分子对接结果显示GPs的主要皂苷结构与METTL3、METTL14或FTO之间具有稳定相互作用，提示GPs对m6A相关调控蛋白具有直接或间接调节作用。结论：GPs能够有效改善T2DM大鼠的糖代谢紊乱、减轻炎症反应并保护胰腺组织，其作用机制可能与METTL3/METTL14上调，FTO下调而增强m6A甲基化有关，增强m6A修饰进而激活PI3K/AKT信号通路。这为GPs调控表观遗传RNA修饰及下游胰岛素相关通路提供了有力证据，也提示未来可探索以m6A为靶点的天然化合物用于代谢性疾病的干预。

关键词

绞股蓝皂苷 / 2型糖尿病 / m6A甲基化修饰 / METTL3 / METTL14 / 肥胖相关蛋白 / PI3K/AKT信号通路 / RNA修饰