禁食和模拟禁食治疗激活SIRT1/LXRα并减轻糖尿病诱导的全身和微血管功能障碍

目的/假说：人类是在间歇性食物供应和两餐之间长时间禁食的条件下进化的。禁食期对于从餐后诱导的氧化和代谢应激中恢复以及组织修复非常重要。当今社会持续的高能量密度食物供应导致慢性疾病（包括糖尿病及其并发症）的发病机制，间歇性禁食（IF）和能量限制已显示可改善代谢健康。我们之前已证明IF可预防2型糖尿病小鼠模型（db/db）中糖尿病视网膜病变的发展；然而禁食诱导的健康益处和禁食对糖尿病患者的风险机制仍很大程度上未知。去乙酰化酶Sirtuin 1 (SIRT1)在糖尿病中下调。在本研究中，通过IF、模拟禁食细胞培养条件（FMC）或使用SRT1720的药理学治疗对SIRT1刺激对全身和视网膜代谢、全身和视网膜炎症以及血管和骨髓损伤的影响进行了评估。方法：体内使用db/db小鼠模型，体外使用牛视网膜内皮细胞或大鼠视网膜神经胶质/前体R28细胞系血清饥饿24小时来模拟IF的效果。通过定量PCR（qPCR）分析mRNA表达。通过组蛋白去乙酰化酶活性测定法测量SIRT1活性。通过蛋白质印迹分析测量NR1H3（也称为肝X受体α（LXRα））的乙酰化。结果：与非禁食动物相比，IF增加了小鼠肝脏和视网膜中的Sirt1 mRNA表达。IF还使小鼠视网膜中的SIRT1活性增加了8倍，而FMC与对照相比，增加了视网膜内皮细胞中的SIRT1活性和表达。FMC处理后，神经元视网膜祖细胞（R28）中Sirt1的表达也增加了2倍。此外，FMC导致SIRT1介导的LXRα去乙酰化和随后2.4倍活性的增加，如编码ATP结合盒转运蛋白（Abca1和Abcg1）的基因mRNA表达增加所测量的。当测试表达组成型乙酰化LXRα突变体的视网膜内皮细胞时，这些变化减少。SIRT1/LXR/ABC介导的胆固醇输出增加导致视网膜内皮细胞胆固醇水平降低。通过SRT1720在db/db小鼠中直接激活SIRT1导致糖尿病诱导的视网膜炎症减少2倍，并改善了糖尿病诱导的视功能损伤，如通过视网膜电图和视动反应所测量的。在骨髓中，预防了糖尿病诱导的髓系增生并降低了炎症细胞因子的表达。结论/解释：总之，通过IF或药理学激活SIRT1信号传导代表了一种有效的治疗策略，提供了禁食方案的有益效果与预防糖尿病微血管和骨髓功能障碍之间的机制联系。