蛋白激酶5过度激活诱发β细胞凋亡和调节胰岛素分泌的机制研究

目的探讨高糖诱导细胞周期素依赖蛋白激酶5(CDK5)过度激活在胰岛β细胞凋亡及胰岛素分泌调节中的作用机制。方法体外培养Min6小鼠胰岛β细胞。采用不同浓度的葡萄糖(5 mmol/L组、20 mmol/L组和30mmol/L组)刺激胰岛β细胞6 h,收取和固定细胞,行免疫印迹和免疫荧光法测定p35的表达;将p35基因克隆到腺病毒载体中,将p35病毒和空载体病毒(EV)分别转染到胰岛β细胞中(p35组和EV组),测定p35蛋白表达、CDK5活性及胰岛素分泌水平;采用CDK5抑制剂(p35+Ros组)进行抑制试验;采用细胞凋亡相关抗体Cleavedcaspase 3测定胰岛β细胞凋亡。结果 20 mmol/L组和30 mmol/L组p35的表达较5 mmol/L组升高,30 mmol/L组p35的表达较20 mmol/L组升高,差异均有统计学意义(P<0.05)。不同浓度葡萄糖培养的胰岛β细胞CDK5的表达比较,差异无统计学意义(P>0.05)。20 mmol/L组和30 mmol/L组胰岛β细胞CDK5活性较5 mmol/L组增高,30 mmol/L组胰岛β细胞CDK5活性较20 mmol/L组增高,差异均有统计学意义(P<0.05)。20 mmol/L组和30 mmol/L组在刺激6 h较2 h胰岛素分泌均降低,差异有统计学意义(P<0.05)。p35组p35表达较EV组增高,p35组可见p25条带,p35组CDK5活性较EV组增高,p35组胰岛素分泌水平较EV组增高,差异均有统计学意义(P<0.05)。EV组和p35+Ros组细胞凋亡相关抗体Cleaved caspase 3表达较p35组减少,差异有统计学意义(P<0.05)。EV组和p35+Ros组胰岛素分泌较p35组增加,差异有统计学意义(P<0.05)。结论高浓度的葡萄糖可以抑制胰岛细胞正常分泌胰岛素。高糖环境下p35的表达增加进而诱发p25的表达,引起CDK5的过度激活和胰岛细胞的凋亡从而抑制胰岛素的分泌,可能是其作用机制之一。     

FTP5通过抑制Cdk5活性调节胰岛β细胞的胰岛素分泌

目的 探讨FTP5通过抑制周期素依赖性蛋白激酶(Cdk5)活性调节高糖环境下胰岛β细胞分泌胰岛素的作用.方法 体外培养小鼠胰岛β细胞株(Min6细胞).①体外抑制实验.将Cdk5活性抑制肽(CIP)和P5蛋白与Cdk5+p25激酶在试管混匀测定酶的活性,分为:p25+Cdk5组、p25+Cdk5+CIP组,p25+Cdk5+P5组.②细胞内试验.应用腺病毒表达空载体(EV),含有p5的重组腺病毒(p5)、和FITC-TAT合成的短肽(FTP5),分别转染细胞并给不同浓度的葡萄糖3 mmol(低糖,LG)和25 mmol(高糖,HG)刺激,分组为LG+EV组、HG+EV组、HG+FTP5组、HG+p5组.用免疫印迹和免疫荧光检测Cdk5和p35等蛋白表达,同位素标记测定Cdk5的活性,酶联免疫吸附试验测定胰岛素的分泌水平.结果 p5与CIP均可抑制Cdk5的活性,且前者的抑制作用更强;①高糖可以诱发p35表达增高,抑制胰岛素分泌;②FTP5和p5均抑制在高糖(25 mmoL)刺激下的Cdk5活性、恢复胰岛素的分泌,FTP5的作用更强(P＜0.05).结论 FTP5可以抑制Cdk5的过度活性,恢复胰岛素分泌,在2型糖尿病治疗中可能有潜在的广阔前景.     

LncRNA PLUTO促进胰岛素转录和分泌的作用及机制研究

探讨长链非编码RNA PLUTO对胰岛β细胞合成及分泌胰岛素作用的影响及机制。利用酶法分离提取db/db、ob/ob及HFD小鼠胰岛细胞,检测PLUTO在不同肥胖模型小鼠胰岛细胞中的表达量;利用糖脂毒性刺激胰岛原代细胞和Min6细胞,检测PLUTO的表达量,阐明肥胖因素诱导PLUTO下调的原因。通过RT-qPCR和ELISA方法分析PLUTO对胰岛素合成及分泌的影响;采用Western blot及功能回复实验阐明PLUTO调控胰岛β细胞的作用机制。结果表明:与正常小鼠相比,PLUTO在肥胖小鼠模型中表达量显著降低;在胰岛原代细胞和Min6细胞中过表达PLUTO促进胰岛合成和分泌;Western blot实验证明PLUTO通过上调相邻基因Pdx1的转录和翻译,促进胰岛素合成及分泌。     

miR-802靶向Hnf1B抑制胰岛素分泌的作用研究

探究miR-802对于胰岛β细胞分泌胰岛素的影响及其作用机制。利用miR-802类似物及miR-802抑制剂分别在胰岛原代细胞及Min6细胞过表达或敲降miR-802；采用ELISA法检测miR-802对胰岛素分泌的影响；通过miRNA靶基因数据库预测、荧光素酶报告法和Western blot法确证miR-802的靶基因；最后开展功能回复实验阐明miR-802调控胰岛β细胞分泌胰岛素的作用机制。结果表明:在胰岛原代细胞和Min6细胞中过表达miR-802能抑制胰岛β细胞分泌胰岛素；qPCR和Western blot实验证明miR-802通过抑制靶基因肝细胞核因子1B(hepatocyte nuclear factor 1β，Hnf1B)的转录和翻译，从而抑制胰岛素的分泌。     

高糖环境诱导胰岛表达p25引起胰岛细胞损伤的研究

目的探讨在高糖环境中p25的表达及其对胰岛细胞损伤及胰岛素分泌的影响。方法实验分为db/db小鼠组(糖尿病组,n=5)和C57/BL小鼠组(正常对照组,n=5),进一步将从C57/BL小鼠胰岛分离的胰岛细胞组分为正常糖浓度糖刺组(5m M)和高浓度糖刺激组(30m M)。研究对象均为雄性小鼠,鼠龄13周,进行胰岛(islets)分离,培养及胰腺组织病理切片。用免疫印迹测定蛋白表达,酶联免疫法测定胰岛素分泌水平,免疫组化染色测定胰岛细胞凋亡。结果 p25在C57/BL组和C57/BL正常糖浓度刺激组的胰岛细胞均无表达,与之比较,p25在db/db组和C57/BL高糖刺激组的胰岛细胞均有明显的表达(P<0.05);与C57/BL组相比较,cleaved caspase3在db/db组胰岛细胞中的表达明显增加(P<0.05);与C57/BL组和C57/BL正常糖浓度组相比较,胰岛素分泌在db/db组和C57/BL高糖刺激组均明显减少(P<0.05)。结论高糖环境可刺激胰岛表达p25,引起胰岛细胞凋亡,减少胰岛素分泌。     

TFP5保护高糖诱发的胰岛β细胞损伤

目的 探讨TFP5对高糖诱发的Cdk5过度活性的抑制作用及其对胰岛β细胞的保护作用。方法;体外培养小鼠胰岛细胞株Min6,将TFP5转染到Min6细胞,空病毒载体为对照,比较转染率,并测定Cdk5激酶活性。然后将细胞分为：低糖组（5mmolL-1）、高糖组（25mmolL-1）、和高糖＋ TFP5组,观察三组细胞中Cdk5激酶活性并通过检测细胞凋亡标记Bax/Bcl-2评估细胞存活情况：结果1、TFP5可有效转导进入Min6细胞内;高糖可诱导Cdk5过度活性,TFP5抑制高糖诱导的Cdk5过度活性;高糖刺激下Min 6细胞的Bax表达增加,Bcl-2表达减少,Bax/Bcl-2升高,细胞凋亡增加,而加入TFP5后,可以减低Bax/Bcl-2的比值,减少细胞的凋亡。结论 TFP5可抑制高糖诱发的Cdk5激酶的过度活性、减少高糖刺激下胰岛细胞凋亡,具有潜在的以Cdk5为靶点治疗2型糖尿病的前景。     

iPLA2在人胰岛β细胞的表达和对胰岛素分泌功能的影响

目的 探讨Ca2+-非依赖性磷酸脂酶A2(iPLA2)在人胰岛的表达及在胰岛素分泌功能中的作用.方法 正常人胰腺组织切片免疫组织化学染色及人胰岛Western印迹方法检测,观察iPLA2在人胰岛中的表达情况;随机分组对照研究iPLA2选择性抑制剂溴烯醇内酯(BEL)对离体人胰岛的葡萄糖刺激引起胰岛素分泌反应的影响.结果 在人胰岛iPLA2高表达,与抗胰岛素染色分布一致,而外分泌腺很少表达;与对照组相比,BEL处理组胰岛素分泌反应明显减弱(P＜0.01),BEL通过抑制iPLA2活性抑制了葡萄糖刺激引起的离体人胰岛胰岛素分泌.结论 iPLA2在人胰岛β细胞高表达并在葡萄糖刺激胰岛β细胞胰岛素分泌过程起到重要的作用.     

瘦素对大鼠体外胰岛β细胞胰岛素合成与分泌的抑制作用

目的了解不同浓度瘦素对体外培养大鼠胰岛β细胞胰岛素合成与分泌的影响。方法用含11.1 mmol/L葡萄糖的RPMI1640培养液体外培养大鼠胰岛β细胞系胰岛素-1(insulin-1,INS-1)细胞,实验分为5组,培养液瘦素浓度分别为0、5、10、20μg/L和50μg/L。培养24 h后分别以荧光定量PCR和ELISA方法检测胰岛β细胞前胰岛素原mRNA的表达及上清液胰岛素浓度。结果在葡萄糖浓度11.1 mmol/L、瘦素作用24 h情况下,胰岛β细胞前胰岛素原mRNA表达随培养液瘦素浓度的升高而逐渐下降,上清液胰岛素浓度随培养液瘦素浓度的升高而逐渐下降,瘦素可抑制胰岛β细胞胰岛素的合成与分泌。结论重组瘦素对体外培养大鼠胰岛β细胞(葡萄糖浓度11.1 mmol/L,瘦素作用24 h)胰岛素的合成与分泌具有抑制作用,随瘦素浓度的增加,抑制作用越明显。     

黄连化浊胶囊对分泌及Ras相关GTP酶1A敲除诱导的外被蛋白Ⅱ功能障碍胰岛β细胞内质网应激的干预效果

目的 考察黄连化浊胶囊对分泌及Ras相关GTP酶1A (sar-1A)敲除诱导的外被蛋白Ⅱ（COP-Ⅱ功能障碍胰岛β细胞内质网应激的干预效果。方法 将小鼠胰岛β细胞Min6分为空白组（Min6细胞无任何干预）、阴性对照（NC）组（Min6细胞转染sar-1A-NC-siRNA）及sar-1A siRNA组（Min6细胞转染sar-1A siRNA）。收集sar-1A siRNA转染的Min6细胞,分为空白血清组（用含10%大鼠空白血清的培养基培养）,5%、10%、20%黄连化浊胶囊组（分别用含5%、10%、20%黄连化浊胶囊含药血清的培养基培养）,以及罗格列酮组（用含10%罗格列酮含药血清的培养基培养）。采用qPCR检测Min6细胞中sar-1A miRNA的表达、免疫荧光法检测sec31蛋白的表达,蛋白质印迹法检测胰岛素原、磷酸化真核翻译起始因子2α(p-eIF2α)、C/EBP同源蛋白（CHOP）、X盒结合蛋白1(XBP1)、肌醇需求酶1(IRE1)、 X盒（X-box）蛋白的表达。结果 空白组与NC组Min6细胞中sar-1A m RNA、sec31蛋白及胰岛素原、p-eIF2α...     

慢病毒介导TCF7L2基因RNAi对胰岛βTC6细胞GPR40表达的影响

目的 研究慢病毒介导RNA干扰(RNAi)致TCF7L2基因沉默对胰岛β细胞GPR40表达的影响.方法 构建小鼠TCF7L2基因RNAi慢病毒载体,感染小鼠胰岛βTC6细胞株,进行Real time-PCR及Western blot鉴定干扰效率;检测对照组与干扰组葡萄糖刺激后胰岛素分泌(GSIS)情况;Real time-PCR及Western blot检测TCF7L2稳定下调的小鼠胰岛βTC6细胞中GPR40 mRNA以及蛋白水平.结果 成功构建小鼠TCF7L2基因RNAi慢病毒载体,Real time-PCR及Western blot证实小鼠胰岛βTC6细胞中TCF7L2 mRNA以及蛋白水平显著下调,TCF7L2的mRNA表达量较空白组与对照组分别下降72%以及78%(P<0.05);干扰组中葡萄糖刺激的胰岛素分泌较对照组下降29.4%(P<0.05);TCF7L2基因稳定下调后,Real time-PCR及Western blot发现小鼠胰岛βTC6细胞中GPR40 mRNA以及蛋白水平明显下调,GPR40的mRNA表达量较空白组与对照组分别下降78%以及88%(P<0.05).结论 慢病毒介导的TCF7L2基因RNAi能实现TCF7L2基因的沉默,从而使GPR40表达下调.     

Cdk5在肾小球足细胞中的表达及作用

目的研究周期素依赖性蛋白激酶-5（Cdk5）及其激活剂p35在肾小球足细胞中的表达及作用。方法分别培养原代小鼠神经细胞、原代小鼠分化成熟的离体足细胞（简称足细胞）以及人胚肾细胞（HEK293细胞）,应用免疫印迹、免疫沉淀及同位素标记等方法检测Cdk5、p35的表达及Cdk5的活性;以原代小鼠分化成熟的离体足细胞为研究对象。分为正常组、ROS组（Cdk5．活性抑制组）、Cdk5siRNA组（Cdk5表达沉默组）,观察Cdk5的表达及活性,并应用Cdk5 siRNA、Cdk5化学抑制剂-Roscovitine进行抑制实验。结果离体培养原代小鼠分化成熟的足细胞中均有Cdk5及p35蛋白的表达;Cdk5在足细胞中具有活性;沉默Cdk5表达、应用Cdk5活性抑制剂Roscovitine抑制Cdk5活性后,可引起足细胞特异性标志物WT1的表达减少,说明足细胞受到损伤,数量减少。结论Cdk5的表达及活性在维持正常足细胞功能中起重要作用。     

X线照射原代培养大鼠海马神经元后p35、p25的表达及Cdk5激酶活性变化

目的 研究X线照射培养大鼠海马神经元后p35,p25的表达及Cdk5激酶活性变化,为放射性脑损伤的预防和治疗提供理论依据.方法 30 Gy X射线单次照射培养至12 d的海马神经元,用Western-blotting检测Cdk5的激活蛋白p35、p25的水平,用DAPI染核方法 检测海马神经元凋亡情况.结果 p35蛋白水平在照射后3.5和4 h分别比对照组升高(1.51±0.13)、(1.45±0.14)倍,差异均有统计学意义(P<0.01);p25蛋白水平在照射后6 h比对照组升高(1.62±0.28)倍,差异有统计学意义(P<0.05).30 Gy组在照射后24 h核固缩百分数为(24.8±3.97)%,与对照组(1.82%±1.08%)有显著性差异(P<0.01);30 Gy+roscovitine组在照射后24 h核固缩百分数为(7.74±2.27)%,与对照组有显著性差异(P<0.01).结论 X线照射培养海马神经元后p35、p25 蛋白表达增加,激活cdk5;应用Cdk5抑制剂roscovitine抑制Cdk5活性可以显著减少神经元的凋亡.     

多巴胺受体在胰岛β细胞系和原位组织中的差异性表达

目的 通过研究大鼠胰腺组织和胰岛β细胞系INS-1（大鼠源）和HIT-T15（仓鼠源）细胞中多巴胺（dopamine,DA） 受体的分布以及INS-1细胞系的内分泌功能,为DA调节胰岛β细胞功能研究结果不一致的可能原因提供一定的实验依据。方法 应用双标记免疫荧光染色方法观察在大鼠胰腺组织和胰岛β细胞系中DA受体分布的异同,以及胰岛素和胰高血糖素免疫荧光双标记结果的差异。应用放射免疫法检测INS-1细胞孵育液中胰岛素及胰高血糖素的浓度,观察细胞系的内分泌功能的改变。结果 在大鼠胰腺组织中,DA受体D1、D2和D5分别表达在β细胞、δ细胞、α细胞和PP细胞上,β细胞只表达D1受体。然而在两种胰岛β细胞系INS-1和HIT-T15细胞上不仅有D1受体,还有D2和D5受体的分布。两种胰岛β细胞系均同时表现胰岛素和胰高血糖素免疫阳性,而在原位胰岛中分布于不同的细胞,进一步检测显示INS-1细胞系的孵育液中不仅含有胰岛素,也含有胰高血糖素。结论 胰岛β细胞系DA受体分布及内分泌功能不同于原位β细胞。     

钙通道对β细胞胰岛素分泌的调节作用

作为胰岛的主要构成细胞,β细胞具有可兴奋性且对葡萄糖十分敏感,对于血糖稳态的维持起着独特的作用,而电压门控钙通道(CaV通道)在这一过程中更是处于中心地位。除了控制胰岛素分泌之外,CaV通道还影响着β细胞的发育、生长与存活。来自对糖尿病易感或已患糖尿病动物模型的β细胞均表现出CaV通道性质和数量的改变。生理范围内,β细胞CaV通道活性和(或)密度的上调将导致胰岛素分泌的增加和更为有效的血糖稳态。同样,CaV通道活性和(或)密度的下调将导致胰岛素分泌减少和糖耐量受损,这与某些2型糖尿病的发病有关。本文就钙通道对β细胞胰岛素分泌的调节作用进行综述。     

Akt信号通路在胰岛β细胞功能中的研究进展

PI3K是调节Akt活性的重要分子。生长因子通过Akt通路将信号传递至细胞内,对细胞的多种生物功能起调节作用。Akt共有3种亚型,它们均表达于胰岛β细胞。在胰岛β细胞中Akt以依赖于PI3K的方式被激活。大量研究发现,Akt信号通路在调节胰岛β细胞增殖、凋亡、胰岛素分泌、再生中起着重要的作用,现对Akt信号通路在胰岛β细胞功能中研究的新进展予以综述。     

葡萄糖转运蛋白2与糖尿病的关系研究进展

葡萄糖转运蛋白2(GLUT2)是胰岛β细胞的主要葡萄糖载体,在胰岛β细胞分泌胰岛素的过程中有重要的作用。GLUT2和葡萄糖激酶被认为是胰岛β细胞内的葡萄糖传感器,从而使体内胰岛素分泌反应的强度受血中葡萄糖浓度的调节。本文从GLUT2分子结构与功能、表达调控、与葡萄糖激酶关系、与糖脂毒性的关系和在糖尿病中的作用5个方面加以阐述。     

Prevention of beta cell dysfunction and apoptosis by adenoviral gene transfer of rat insulin-like growth factor 1

Background Islet β-cells are almost completely destroyed when patients with type 1 diabete are diagnosed. To date, insulin substitute therapy is still one of the main treatments. The cure of type 1 diabetes requires β-cell regeneration from islet cell precursors and prevention of recurring autoimmunity. Therefore, β-cell regeneration and proliferation emerge as a new research focus on therapy for type 1 diabetes. Islet β-cell regeneration and development are controlled by many growth factors, especially insulin-like growth factor-1 （IGF-1）. Methods Recombinant adenovirus encoding rat IGF-1 （rlGF-1） was constructed and transduced into rat β-cells, RINm5F cells. Western blotting analysis and ELISA were used to detect rlGF-1 protein. Streptozotocin （STZ） was used to induce RINm5F cell destruction. The level of nitric oxide （NO） was detected in cell culture supernatants by the Griess reaction. Islet cell function was evaluated by glucose-stimulated insulin production. Flow cytometry analysis was further used to investigate the apoptosis of RINm5F cells. Thiaoollyl blue viability assay was applied to determine cell viability. Results The recombined adenovirus-rlGF-1 was successfully constructed and the titer was 4.0×10^8 pfu/ml. The rlGF-1 protein was effectively expressed in the RINm5F cells and cell culture supernatants, rlGF-1 expression remarkably inhibited STZ-induced islet cell apoptosis and significantly decreased the level of NO. Furthermore, IGF-1 expression also significantly protected insulin secretion and cell proliferation in a time-dependent manner. Conclusions Our study suggests that locally produced rlGF-I from RINm5F cells may be beneficial in maintaining β-cell function, protecting β-cells from the destruction of apoptosis factors and promoting β-cell survival and proliferation. IGF-1 might be considered as a candidate gene in gene therapy for type 1 diabetes. In addition, it appears that the apoptosis induced by STZ may be NO-dependent.     

Kaiyuqingre formula improves insulin secretion via regulating uncoupling protein-2 and KATP channel

Background  Type 2 diabetes mellitus (T2DM) results from the complex association of insulin resistance and pancreatic β-cell failure. Recent studies have shown that patients diagnosed with T2DM present with a significant decrease in β-cell function, which can be further compromised during the progression of the disease. Several mechanisms have been shown to play a role in this process such as glucotoxicity and lipotoxicity, which contribute to accelerating insulin secretion. In this regard, Chinese medicine has a certain advantage. This experiment was performed to observe the effect of a Chinese medicine named Kaiyuqingre formula (KYQRF) on β-cell function and its mechanisms of action therein.

Methods  High glucose was used to set up a model of β-cell function failure. At the same time, medicated serum of KYQRF with different doses were administered to the cells. Rosiglitazone was taken as a control to observe the changes in insulin secretion, ATP-sensitive K⁺ channels (K_ATP channel) and uncoupling protein-2 (UCP-2) in each group. 

Results  KYQRF had some effects on the insulin secretion. In a low glucose environment, no effective change in insulin secretion was observed (P >0.05). However, insulin levels increased significantly when INS-1 cells were exposed to a high glucose environment (P <0.05). KYQRF could also enhance cell viability (P <0.05) in an effect similar to rosiglitazone. Although KYQRF had no effect on inwardly rectifying potassium channels (Kir6.2) (P >0.05), it could decrease the overexpression of both UCP-2 and sulfonylurea receptor 1 (P <0.05).

Conclusion  KYQRF can protect islet function by decreasing UCP-2 and sulfonylurea receptor 1.

     

Somatostatin receptor expression and biological functions in endocrine pancreatic cells: review based on a doctoral thesis

Type 1 diabetes is resulting from the selective destruction of insulin-producing betacells within the pancreatic islets. Somatostatin acts as an inhibitor of hormone secretion through specific receptors (sst1-5). All ssts were expressed in normal rat and mouse pancreatic islets, although the expression intensity and the co-expression pattern varied between ssts as well as between species. This may reflect a difference in response to somatostatin in islet cells of the two species. The Non-Obese Diabetic (NOD) mouse model is an experimental model of type 1 diabetes, with insulitis accompanied by spontaneous hyperglycaemia. Pancreatic specimens from NOD mice at different age and stage of disease were stained for ssts. The islet cells of diabetic NOD mice showed increased islet expression of sst2-5 compared to normoglycemic NOD mice. The increase in sst2-5 expression in the islets cells may suggest either a contributing factor in the process leading to diabetes, or a defense response against ongoing beta-cell destruction. Somatostatin analogues were tested on a human endocrine pancreatic tumour cell line and cultured pancreatic islets. Somatostatin analogues had an effect on cAMP accumulation, chromogranin A secretion and MAP kinase activity in the cell line. Treatment of rat pancreatic islets with somatostatin analogues with selective receptor affinity was not sufficient to induce an inhibition of insulin and glucagon secretion. However, a combination of selective analogues or non-selective analogues via costimulation of receptors can cause inhibition of hormone production. For insulin and glucagon, combinations of sst2 + sst5 and sst1 + sst2, respectively, showed a biological effect. In summary, knowledge of islet cell ssts expression and the effect of somatostatin analogues with high affinity to ssts may be valuable in the future attempts to influence beta-cell function in type 1 diabetes mellitus, since down-regulation of beta-cell function may promote survival of these cells during the autoimmune attack.