脂肪组织巨噬细胞外泌体miR-155通过靶向PIK3CA调控PI3K/PDK/Akt 通路介导脓毒症应激性高血糖胰岛素抵抗机制研究

Sepsis stress hyperglycemia (SSH) is a common disease in ICU, and its underlying mechanism of insulin resistance (SSH-IR) is still unclear. Recent studies suggested that exosomes can mediate IR-related disease progression and crosstalk between organs. Our previous work found that adipose tissue macrophage (ATMs) derived exosomes, which contain miR-155 are involved in mediating SSH-IR. Isolation and extraction of ATMs-Exo-miR-155 from septic C57BL/6 mice, which can cause impaired glucose tolerance and abnormal insulin signal. Dual luciferase reporter assays suggested that miR-155 binds to the 3'UTR of PIK3CA gene and inhibits its luciferase activity, so we hypothesized that ATMs-Exo-miR-155 regulates PI3K/PDK/Akt pathway by targeting PIK3CA in SSH-IR. The project will further confirmed by in vitro and in vivo experiments including by using plasmid transfection, CRISPR/Cas9 knockout technology, bone marrow transplantation, and signal pathway intervention, so as to further explore the role and mechanism of ATMs-Exo-miR-155 in SSH-IR. The development of this project will help to improve the understanding of the SSH-IR mechanism and provide new target for drug development and disease intervention, which has a vital scientific significance.

脓毒症应激性高血糖（SSH）是ICU常见疾病，其胰岛素抵抗（SSH-IR）机制尚不明确，新近研究提示外泌体可介导IR相关疾病进展及多器官对话（crosstalk）。我们前期工作发现脂肪组织巨噬细胞（ATMs）外泌体miR-155参与介导SSH-IR。分离提取SSH-ATMs-Exo-miR-155，予正常小鼠尾静脉注射可致糖耐量受损及胰岛素信号异常，双荧光素酶报告基因检测示miR-155结合PIK3CA基因3’UTR并抑制其荧光素酶活性，因此我们提出设想：ATMs-Exo-miR-155通过靶向PIK3CA下调PI3K/PDK/Akt通路介导SSH-IR。本项目通过质粒转染、CRISPR/Cas9技术、骨髓移植、信号通路干预等方法开展体内外实验验证假说，探讨ATMs-Exo-miR-155在SSH-IR中作用及机制。本项目开展有利于完善SSH-IR机制认识，为药物研发及疾病干预提供新靶点。

感染性应激性高血糖(ISH)在住院患者中发生率高，对其早期诊断具有重要的临床意义，特别在全球COVID-19大流行的情况下，如不及时诊断和有效治疗，很可能诱发基础疾病加重及相关并发症，从而恶化患者的生存率。此外，累积研究表明，2019冠状病毒病(COVID-19)患者感染应激性高血糖患病率更高，但其潜在机制尚不清楚。系统筛选ISH患者血清小细胞外囊泡(sEVs)的特异性生物标志物尚未见报道。 在本研究中，我们收集了10例老年ISH患者和5例疾病匹配无高血糖(非ISH)的对照患者。在ISH组和对照组中miRNA测序共鉴定出49个sEVs富集部分miRNAs表达差异显著。其中选择敏感度×特异性排名前22位的miRNAs进行进一步研究。此外，在此22个miRNAs中进一步筛选与糖代谢或免疫紊乱相关的miRNAs，最终选择了7个miRNAs进入大样本临床验证。由此，由52名参与者(31名ISH和21名非ISH)组成的独立队列中我们进行下一步验证。验证分析显示，7个中有3个miRNAs (hsa-miR-21-5p, hsa-miR-335-5p,hsa-miR-28-3p)临床大样本验证中显著上调（P<0.05）。在验证队列和发现队列中，3个单个miRNAs的AUC面积范围为0.73至0.88,三种miRNAs结合的logistic模型AUC达到为0.96。此外，根据sEV‐miRNA的差异表达及患者临床预后的不同，我们进一步进行生存曲线分析。生存曲线分析显示，miR-335-5p、miR-28-3p与死亡率显著相关，且三者联合也可预测患者预后(P<0.05)。 本研究探讨了ISH患者循环外泌体miRNAs谱的变化，研究显示hsa-miR-21-5p可作为一种有前景的生物标志物，用于早期检测ISH，而miR-335-5p、miR-28-3p则可精准预测患者的临床结局。

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