慢性间歇低氧和复氧对大鼠胰岛素抵抗及骨骼肌miR-27a-3p/PPARγ/IRS1/PI3K/AKT表达的影响

摘要

目的 探讨慢性间歇低氧（CIH）和复氧对大鼠胰岛素抵抗（IR）及骨骼肌miR-27a-3p/PPARγ/IRS1/PI3K/AKT表达的影响。方法 从基因表达数据库（GEO）中下载CIH条件下miRNA数据集，运用DESeq2筛选差异表达最显著的miRNA作为研究对象，使用miRNA walk网站对差异miRNA的靶基因进行基因本体（GO）和京都基因与基因组百科全书（KEGG）富集分析，并Cytoscape软件构建miRNA-mRNA-pathway调控网络。将48只雄性SD大鼠随机分为对照（CON）组和CIH组，24只/组，CON组常氧环境饲养12周，CIH组先予CIH环境饲养8周，再恢复常氧饲养4周。两组均在基线、8周、12周时留取血样和骨骼肌组织，检测空腹血糖（FBG）、空腹胰岛素（FINS）水平，HE染色观察骨骼肌病理改变并计算肌纤维横截面积，实时定量聚合酶链反应（RT-qPCR）和Western blotting法检测骨骼肌miR-27a-3p、过氧化物酶体增殖物激活受体γ(PPARγ)、葡萄糖转运蛋白4(GLUT4)、胰岛素受体1(IRS1)、p-IRS1、磷脂酰肌醇3激酶（PI3K）、磷酸激酶B(AKT)、p-AKT表达，比较组间差异。结果 生信分析发现，GEO数据库未筛选出CIH状态下肌肉组织相关的miRNA数据集，仅得到肾脏组织差异表达miRNA的GSE202480数据集，从CON组和CIH组样本中筛选出165个差异表达的miRNA，选最显著miR-27a-3p作为研究对象。GO和KEGG分析显示，差异miRNA的靶基因主要参与肌肉调节和胰岛素信号传导。miRNA-mRNA-pathway调控网络显示miR-27a-3p是PPAR信号通路和PI3K/AKT信号通路的关键调控因子。动物实验发现，基线时，两组各项观察指标均无统计学意义（P>0.05）;8周时，与CON组相比，CIH组FBG、FINS、HOMA-IR、PPARγ显著升高（P<0.05或P<0.01），肌纤维排列疏松，肌纤维横截面积、miR-27a-3p、p-IRS1/IRS1、PI3K、p-AKT/AKT显著降低（P<0.05或P<0.01）,GLUT4表达呈升高趋势但无统计学意义（P>0.05）;12周时，两组各项观察指标均无统计学意义（P>0.05）。结论 CIH可导致大鼠IR增加和骨骼肌病理改变，而复氧可以逆转；CIH可致骨骼肌miR-27a-3p表达下调，PPARγ表达上调，IRS1/PI3K/AKT胰岛素信号转导受到抑制，而复氧干预可以逆转；miR-27a-3p可能通过调控PPARγ/IRS1/PI3K/AKT信号通路参与了CIH所致的IR。

关键词

慢性间歇低氧-复氧 / 胰岛素抵抗 / GEO / miR-27a-3p / IRS1/PI3K/AKT通路