背景与目的:精神分裂症是病因不明的严重精神疾病,给患者及社会带来极大的经济负担。奥氮平（Olanzapine,Ola）作为目前临床上治疗精神分裂症的一线药物,持续使用可引起患者严重的糖代谢紊乱。尽管已有许多致力于阐明Ola代谢紊乱的机制研究,但是具体机制尚不完全明确。细胞成纤维因子21（Fibroblast growth factor 21,FGF21）是一种由肝脏分泌并调控肝脏及脂肪等组织代谢的内分泌激素,它的正常表达是维持葡萄糖稳态的重要因素。临床研究结果发现非典型抗精神病药物显著下调患者血清中的FGF21水平,并且FGF21下调趋势与患者血糖升高之间存在相关性。但是Ola是否影响肝脏FGF21的表达以及具体调控机制尚无研究报道。本课题旨在探究FGF21在Ola致肝脏糖代谢紊乱中的作用及分子机制,为阐明Ola介导临床病人糖代谢副反应的机制以及为降糖药物的设计开发提供新的思路及理论基础。方法与结果:1.奥氮平对大鼠糖代谢的影响给予雌性SD大鼠Ola（1mg/kg,oral）处理28天,过程中每4天记录一次体重及摄食,每7天检测一次空腹血糖。给药结束时测定大鼠血清中TG、TC、LDL、HDL等生化指标,通过口服葡萄糖耐量试验、胰岛素耐量试验检测糖耐量和胰岛素耐量,q PCR检测肝脏组织糖代谢（糖异生、糖酵解、葡萄糖摄取）相关基因的转录水平。结果显示,Ola处理后,大鼠的体重及摄食量的累积增量显著增加（p＜0.05）,Ola组大鼠空腹血糖显著高于对照组（p＜0.001）;与对照组相比,Ola组大鼠葡萄糖曲线下面积和胰岛素曲线下面积显著增加（p＜0.01）,大鼠糖耐量和胰岛素耐量增加,Ola组肝脏组织中Gck、Pklr及Glut1、Glut2m RNA水平变化不具有统计学差异,G6pase、Pepckm RNA水平显著上调（p＜0.001）。以上结果表明Ola引起了大鼠糖代谢紊乱,并且可能是通过增强肝脏糖异生介导的。2.FGF21参与奥氮平介导的糖代谢紊乱基于文献背景调研,发现非典型抗精神病药物诱导患者血清中FGF21显著下调,并且机体循环中的FGF21主要来自肝脏,所以通过WB、IHC检测肝脏组织中FGF21蛋白表达量,结果Ola组大鼠肝脏的FGF21蛋白表达量相对于对照组显著下调（p＜0.05）。并且通过WB检测FGF21下游糖异生信号通路FGF21-FGFR1-JAK2-STAT3蛋白水平,相关蛋白显著下调（p＜0.05）,表明Ola可能通过下调FGF21介导糖异生增强。为了探究Ola对FGF21的下调与致糖代谢紊乱的相关性,用不同浓度Ola（0、2.5、5、10μM）处理AML12肝细胞24 h后,检测培养基中葡萄糖浓度并通过WB检测FGF21水平,利用Pearson法进行葡萄糖浓度与FGF21的相关性分析。结果显示,葡萄糖浓度随Ola处理浓度增加而增加,FGF21水平随Ola浓度增加而下调,并且FGF21下调与葡萄糖浓度之间存在相关性（R~2=0.4513,p＜0.005）。进一步通过过表达FGF21及敲降其受体FGFR1考察Ola对FGF21的下调在糖异生增强中的作用。在AML12肝细胞中转染FGF21过表达质粒并给予Ola（10μM）处理24 h,q PCR检测糖异生关键酶G6pase、Pepck的转录水平,结果显示,相较于对照组,FGF21过表达质粒转染细胞后,G6pase、Pepck水平下调（G6pasem RNA,p＜0.001）,在FGF21过表达质粒与Ola（10μM）联合使用时G6pase、Pepck水平较Ola单用时下调（P＜0.01）;在肝细胞中转染FGFR1敲降质粒并给予10μM Ola处理24 h,q PCR检测糖异生关键酶G6pase、Pepck的转录水平,结果显示,相较于对照组,FGFR1敲降质粒转染组、Ola单用组以及FGFR1敲降联合Ola处理组G6pase、Pepck水平均显著上调。上述结果表明FGF21下调是介导Ola致糖代谢紊乱的关键靶点。3.奥氮平通过PPARα介导FGF21下调在确认FGF21作为Ola介导肝脏糖代谢紊乱的靶标后,进一步开展Ola对FGF21表达调控的机制研究。首先检测肝脏组织中FGF21转录因子变化,发现相对于对照组,Ola组大鼠肝脏中PPARα的m RNA和蛋白水平均显著下调（p＜0.05）,并用不同浓度Ola（2.5、5、10μM）处理AML12肝细胞24 h,通过WB和IF检测PPARα水平,发现PPARα蛋白水平被Ola剂量依赖性的减少。为了进一步考察Ola是否通过PPARα实现对FGF21的转录调控,我们建立了PPARα过表达的AML12肝细胞模型。结果显示PPARα过表达质粒转染细胞后,细胞中的PPARα与FGF21蛋白水平显著上调（p＜0.05）。在PPARα过表达质粒与Ola（10μM）联合使用时,FGF21蛋白水平较Ola单用时显著增加（p＜0.01）,然而较空白对照组下调,并且具有统计学差异（p＜0.05）。这表明Ola可能不仅通过下调PPARα整体水平影响FGF21表达,而且还存在其他调控机制。进一步从PPARα与Fgf21启动子结合过程以及PPARα入核易位这两个关键步骤探究Ola的作用机制。首先在AML12肝细胞中共转染过表达PPARα质粒与Fgf21启动子质粒,再给予Ola（10μM）处理,通过双荧光素酶报告基因荧光信号强度检测来评估PPARα与Fgf21启动子结合过程是否受到Ola影响,结果显示,相比于对照组,PPARα过表达+Fgf21启动子组荧光强度显著增强（p＜0.001）,PPARα过表达+Fgf21启动子+Ola组荧光强度同样显著增强（p＜0.001）,表明PPARα通过结合Fgf21启动子激活后者表达,但奥氮平处理不会影响PPARα与FGF21启动子结合作用过程。WB分别检测肝脏组织细胞核与细胞质中PPARα的蛋白水平,发现Ola处理显著下调细胞核内的PPARα（p＜0.001）。并且由于PKA对PPARα入核至关重要,所以给予AML12肝细胞c AMP-PKA激动剂Forskolin（10μM）或PKA抑制剂H89（10μM）处理,发现Forskolin处理诱导肝细胞细胞核内PPARα蛋白水平显著增加（p＜0.05）,H89和Ola处理均显著下调细胞核内的PPARα蛋白水平（p＜0.05）,上述结果表明Ola可以通过PKA信号介导PPARα入核受阻。接着为了考察Ola的药理靶点H1R是否作为PKA/PPARα的上游靶点发挥对AML12肝细胞FGF21表达调控的直接作用,引入了H1R激动剂倍他司汀进一步探究Ola下调FGF21表达的可能机制。结果显示,H1R激动剂与Ola联用时能恢复Ola对PKA/PPARα的下调作用,同时也恢复FGF21的表达水平,表明H1R可能作为靶点参与Ola致糖代谢紊乱的作用。结论:Ola可显著增加大鼠的空腹血糖、肝脏糖异生作用,显著下调FGF21水平,并且证实肝脏FGF21可以作为Ola致糖代谢紊乱的候选靶点。Ola通过PKA信号介导PPARα入核受阻诱导FGF21下调。上述结果揭示了FGF21作为一种新的外周机制参与Ola致糖代谢紊乱的调控,为临床Ola代谢不良反应的防控提供了新的思路。