血管內皮生長因子B（VEGF-B）在T2DM中對肌纖維類型的影響機制

文章標題：VEGF-B-mediated myofiber types involved in high-fat diet-induced hyperglycemia through PKA-NFATs signaling pathway
發表期刊：Stem Cell Research & Therapy (IF 7.3)
合作客戶：湖北醫藥學院基礎醫學院唐俊明/趙小英、湖北醫藥學院附屬太和醫院席世兵研究團隊
維真助力
病毒產品：Ad-NFATc1/c2
感染細胞：C2C12 細胞
病毒用量：1×10^9 pfu
研究背景
高血糖和胰島素抵抗是肥胖和2型糖尿病（T2DM）的關鍵表型，骨骼肌纖維類型組成與胰島素抵抗密切相關。血管內皮生長因子B（VEGF-B）在T2DM中起重要作用，但在肥胖或 T2DM個體中，其對肌纖維類型的影響尚不明確，此研究旨在探究其影響及機制。

研究結果
1、VEGF-B抑制I型骨骼肌纖維形成
研究發現，VEGF-B缺失的小鼠在高脂飲食喂養下，其骨骼肌中慢肌纖維（I 型）數量增加，同時高脂飲食誘導的高血糖癥狀得到改善。RNA-seq結果顯示，與成肌細胞分化和融合相關的標記基因（Mef2a、Mef2c、Myog）在VEGF-B缺失的小鼠中表達水平明顯更高。通過體外連續單劑量給予不同濃度的VEGF-B167和VEGF-B186處理C2C12成肌細胞，發現低濃度的兩種VEGF-B亞型以劑量依賴方式促進成肌細胞分化、融合及肌管形成，而高濃度則抑制這些過程，且VEGF-B186的作用更顯著；同時VEGF-B167和VEGF-B186對成肌細胞分化和融合的抑制作用呈時間依賴性。為模擬2型糖尿病患者I型骨骼肌纖維特征，用100 ng/mL VEGF-B連續單劑量處理C2C12成肌細胞6天。結果顯示，VEGF-B186 和 VEGF-B167均會抑制I型慢肌纖維形成，其中VEGF-B186的抑制作用更顯著，具體表現為MyHC-1表達降低，慢肌纖維數量及蛋白水平減少，且對慢肌纖維的影響強于快肌纖維。

2、VEGF-B186通過PKA-NFAT-MyoG/MEF2C信號通路抑制成肌細胞分化/融合和慢收縮纖維形成
研究發現，PKA信號通路參與了VEGF-B186介導的成肌細胞分化、融合及I型肌纖維形成減少的過程。通過RNA-seq評估WT及VEGF-B缺失小鼠腓腸肌中的NFAT信號相關基因，發現Vegfb-/--HFD小鼠慢肌纖維增多且血糖正常，這與NFATc1/c2信號增強有關。Western印跡分析顯示VEGF-B186增加細胞質中p-NFATc1/c2水平，同時降低細胞核NFATc1/c2水平；此外PKA激活劑可逆轉VEGF-B186對NFATc1/c2核轉位的抑制。利用腺病毒載體過表達NFATc1/c2（尤其是NFATc1）能逆轉VEGF-B186對MyHC和慢肌纖維蛋白水平的降低作用，還能消除其對肌管中MyoG+和MEF2C+細胞核數量的抑制。以上數據說明PKA-NFAT-MyoG/MEF2C信號通路參與了VEGF-B186介導的對成肌細胞分化和慢肌纖維形成的抑制作用。進一步分析表明高水平的VEGF-B186通過PKA和NFAT信號通路調節肌纖維葡萄糖利用和線粒體儲備呼吸能力。

研究結論
本研究闡明VEGF-B是肥胖或T2DM背景下肌纖維類型組成和代謝穩態的關鍵調節因子。VEGF-B186表達水平升高對慢肌纖維形成和葡萄糖代謝的抑制作用凸顯了其在肥胖相關代謝失調中的病理作用，揭示了VEGF-B186抑制劑或單克隆抗體在T2DM治療中具有巨大潛力。