APPL1介導的信號傳遞在糖尿病胰島β細胞死亡中作用的研究

《APPL1介導的信號傳遞在糖尿病胰島β細胞死亡中作用的研究》是依託上海交通大學，由王琛擔任項目負責人的面上項目。

基本介紹

• 中文名：APPL1介導的信號傳遞在糖尿病胰島β細胞死亡中作用的研究
• 項目類別：面上項目
• 項目負責人：王琛
• 依託單位：上海交通大學

項目摘要

糖尿病發病機理的研究和防治的開拓是國內外基礎和臨床醫學研究工作者面臨的重大課題。2型糖尿病的病理生理基礎為外周胰島素抵抗和胰島β細胞功能障礙和/或細胞死亡。因而在胰島素抵抗發生環境下，探討胰島β細胞功能改變的病因及其機制是一個重大的科學命題，並具有極其重大的臨床生物學意義。本課題組首次發現胰島細胞APPL1蛋白表達在高糖餵養的胰島素抵抗大鼠中明顯下調。本研究以該發現為基礎，套用敲除和過表達技術，改變胰島β細胞APPL1的表達水平，研究APPL1在胰島細胞分泌胰島素和β細胞增殖和生存中的作用及其機制；並通過動物和細胞模型探討APPL1表達與胰島β細胞功能的關聯。闡明APPL1在胰島β細胞增殖和生存中的作用，和與糖尿病發病中胰島β細胞死亡的關聯。這些研究可能為糖尿病的發病機理提供新的理論基礎，並為2型糖尿病治療找到新的干預靶點。

結題摘要

胰島β細胞功能障礙不能代償外周胰島素抵抗是2型糖尿病的重要特徵。然而，外周胰島素抵抗如何影響β細胞功能的機理還不清。本課題目的是探討在胰島素抵抗發生環境下，胰島β 細胞差異表達蛋白－APPL1對胰島β細胞功能的影響。首先，我們以肥胖胰島素抵抗小鼠（高脂餵養小鼠，db/db小鼠），APPL1敲除小鼠，及APPL1敲減和過表達胰島β細胞為研究對象，利用高葡萄糖鉗夾技術評估在體胰島 β細胞功能。結果發現APPL1在胰島β細胞中高度表達。在高脂餵養肥胖小鼠及db/db糖尿病小鼠胰島細胞中，其表達量明顯低於對照組小鼠；用高濃度葡萄糖、脂肪酸或炎症因子處理胰島細胞系（INS-1）48h後，β細胞的APPL1表達也顯著下降。敲除APPL1的小鼠表現為糖耐量異常，高葡萄糖鉗夾實驗顯示KO鼠1相和2相胰島素分泌明顯降低。體外培養分離APPL1敲除小鼠胰島細胞、或敲減 APPL1的INS-1細胞，發現其葡萄糖刺激胰島素的分泌也明顯低於對照胰島或INS-1細胞。相反，INS-1細胞過表達APPL1後，其葡萄糖刺激的胰島素分泌顯著增加。並且可以顯著降低高濃度葡萄糖和炎症因子所導致的細胞凋亡，並恢復胰島β細胞的胰島素分泌。利用RT-PCR技術發現參與線粒體生物合成的基因（Tfam 和PGC-1α）mRNA表達在APPL1敲減的INS-1細胞中明顯下降。同時其線粒體氧耗量和ATP產生也較對照組減少。通過Western blot 技術發現APPL1對胰島β細胞的作用部分是通過AMPK通路介導。其次，APPL2和APPL1同屬APPL家族蛋白，兩者蛋白在一級序列上有54％的同源性。我們也對APPL2在中國人中基因變異與肥胖和2型糖尿病的相關性進行了研究。結果發現，APPL2基因變異與正常糖耐量人超重和肥胖相關。總之，我們的研究結果表明，胰島細胞內APPL1蛋白表達與小鼠整體胰島素敏感性相關。其在保護胰島β細胞和調節細胞功能中起重要作用，APPL1可能是胰島β細胞中重要調節因子。我們的發現對於探明2型糖尿病的發病機理和開發胰島β細胞治療靶點提供理論基礎。