Pharmacological Sirt6 inhibition improves glucose tolerance in a type 2 diabetes mouse model  

藥理學Sirt6抑制改善2型糖尿病小鼠模型的葡萄糖耐量  

來源：THE FASEB JOURNAL, Volume 31, July 2017, pages 3138-3149

《美國實驗生物學聯合會雜志》，第31卷，2017年7月，頁碼3138-3149

 

摘要：  

論文摘要描述了SIRT6（sirtuin 6）在葡萄糖穩態中的作用，抑制SIRT6可能成為治療2型糖尿病（T2DM）的新策略。研究使用一種小分子SIRT6抑制劑化合物1，在高脂飲食（HFD）誘導的T2DM小鼠模型中進行實驗。結果顯示，短期抑制SIRT6能改善口服葡萄糖耐量、增加肌肉中葡萄糖轉運蛋白GLUT1和GLUT4的表達、增強糖酵解途徑活性，并降低血漿胰島素、甘油三酯和膽固醇水平。這項研究首次在體內驗證了SIRT6抑制劑的抗糖尿病潛力。  

 

研究目的：  

本研究旨在評估藥理學抑制SIRT6在T2DM小鼠模型中的效果，驗證其是否能改善葡萄糖耐受性和脂質代謝，從而為開發新的抗糖尿病藥物提供概念驗證。  

 

研究思路：  

研究思路包括首先通過計算機篩選識別出SIRT6抑制劑化合物1，并對其進行ADME（吸收、分布、代謝、排泄）性質表征。然后，在野生型小鼠和HFD誘導的T2DM小鼠模型中，腹腔注射化合物1，持續治療5-11天。通過測量血糖、胰島素、血脂、肝臟脂質、分子標志物（如組蛋白乙酰化和葡萄糖轉運蛋白表達）以及糖酵解酶活性等參數，評估SIRT6抑制的代謝效應。研究還使用丹麥Unisense電極測量肌肉組織耗氧率，以評估線粒體呼吸變化。  

 

測量的數據及研究意義：  

1. 血糖水平：測量了空腹血糖和口服葡萄糖耐量試驗（OGTT）后的血糖變化。研究意義是評估SIRT6抑制對葡萄糖耐受性的直接影響，表明化合物1能降低基礎血糖并改善葡萄糖清除率。數據來自圖2、圖3和圖4。  

  

  

  

2. 胰島素水平：測量了血漿胰島素濃度。研究意義是評估胰島素敏感性和β細胞功能，化合物1治療降低了HFD小鼠的胰島素水平，表明改善了胰島素抵抗。數據來自圖5。  

  

3. 血脂水平：測量了血漿甘油三酯、總膽固醇、LDL/VLDL和HDL。研究意義是評估脂質代謝改善，化合物1降低了甘油三酯和膽固醇，提高了HDL，有助于減少心血管風險。數據來自圖6。  

  

4. 肝臟脂質水平：測量了肝臟組織中的甘油三酯和膽固醇含量。研究意義是評估肝臟脂肪變性，化合物1降低了肝臟膽固醇，但對甘油三酯影響不顯著，提示短期治療可能未完全改變肝臟脂質積累。數據來自圖7。  

  

5. 分子標志物：測量了組蛋白H3K9乙酰化、GLUT1、GLUT4和GAPDH的表達水平。研究意義是驗證SIRT6抑制的生物學效應，乙酰化增加證實了SIRT6被抑制，葡萄糖轉運蛋白表達上調解釋了血糖改善機制。數據來自圖8。  

  

6. 糖酵解酶活性：測量了磷酸果糖激酶（PFK）、丙酮酸激酶（PK）和乳酸脫氫酶（LDH）的活性。研究意義是評估糖酵解途徑增強，化合物1增加了這些酶活性，支持SIRT6抑制促進葡萄糖利用。數據來自圖9。  

  

7. 線粒體呼吸：使用丹麥Unisense電極測量了肌肉組織的耗氧率（O2消耗）。研究意義是評估能量代謝變化，化合物1降低了耗氧率，表明線粒體呼吸抑制，與糖酵解增強一致。數據來自圖9。  

此外，還測量了Akt磷酸化水平（圖5），以評估胰島素信號通路激活；以及ATP/AMP比率（圖9），反映細胞能量狀態。  

 

結論：  

1. SIRT6藥理學抑制能顯著改善T2DM小鼠的葡萄糖耐受性，降低血糖和胰島素水平，增強胰島素敏感性。  

2. 化合物1治療減少了血漿甘油三酯和膽固醇水平，并改善了肝臟脂質代謝，但長期效應需進一步研究。  

3. SIRT6抑制通過上調葡萄糖轉運蛋白表達和增強糖酵解途徑，促進葡萄糖攝取和利用，同時抑制線粒體呼吸，這模擬了SIRT6基因缺失的表型。  

 

使用丹麥Unisense電極測量數據的研究意義：  

研究中使用丹麥Unisense電極測量了肌肉組織的耗氧率（O2消耗），以評估線粒體呼吸功能。數據顯示，化合物1治療顯著降低了O2消耗率（圖9），這表明SIRT6抑制導致線粒體呼吸抑制。研究意義在于，這驗證了SIRT6在調節細胞能量代謝中的關鍵作用：SIRT6通常抑制糖酵解并促進氧化磷酸化，而抑制SIRT6后，細胞轉向糖酵解為主的能量產生途徑，從而增加葡萄糖消耗并降低血糖。這一發現與SIRT6缺失細胞的研究一致，支持了SIRT6抑制劑作為抗糖尿病藥物的機制基礎。此外，耗氧率測量提供了體內代謝通量的直接證據，強化了糖酵解增強和線粒體功能變化之間的關聯，為理解SIRT6在代謝疾病中的作用提供了重要見解。