髓源性生长因子对2型糖尿病小鼠胰岛β细胞的影响及机制研究

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研究背景2型糖尿病是一种严重威胁人类健康的慢性疾病,其显著特征是β细胞含量和功能随着病情的进展进行性的损失。近年研究发现骨骼具有内分泌功能,在激素调节全身能量稳态中具有重要作用,髓源性生长因子(MYDGF)主要由骨髓干细胞分泌。既往研究主要关于MYDGF介导心肌梗死后的心脏修复,与炎症反应、细胞增殖、细胞凋亡等密切相关。然而,MYDGF对胰岛β细胞的作用尚不清楚。研究目的本研究的目的是探讨MYDGF对β细胞量和功能的影响及潜在的机制。研究方法4周龄雄性C57BL/6野生型(MYDGF+/+,WT)小鼠和基于C57BL/6背景下MYDGF基因敲除小鼠(MYDGF-/-,KO)均采用高脂饮食联合链脲佐菌素(HFD+STZ)建立2型糖尿病小鼠(T2DM)模型。本实验首先观察MYDGF基因敲除对糖尿病小鼠胰岛β细胞的影响及机制,然后通过尾静脉注射AAV-MYDGF在KO和WT糖尿病小鼠体内超表达MYDGF,观察补充MYDGF对糖尿病小鼠胰岛β细胞的影响及机制。每天监测小鼠平均摄食量,每周监测小鼠空腹血糖和体重。实验干预前后,各组小鼠行腹腔葡萄糖耐量实验(IPGTT),并测定基线及糖负荷30min的血浆胰岛素水平。实验干预前后,各组小鼠行腹腔胰岛素耐量实验(IPITT)。实验结束时,ELISA法检测小鼠空腹血浆胰岛素、胰高血糖素、血脂(TG、TC、FFA)、HbA1c;RT-qPCR 检测 PDX-1,MafA,NKX6.1,和Insulin2的mRNA表达。取胰腺组织用于组织学分析,评估胰岛形态、α和β细胞量变化。Western blot检测胰岛中相关信号通路蛋白的表达。结果研究结果显示,与WT糖尿病小鼠对照,MYDGF敲除加重KO糖尿病小鼠胰岛形态紊乱、β细胞量损失以及β细胞凋亡;MYDGF敲除下调糖尿病小鼠胰岛β细胞关键基因转录、降低糖尿病小鼠血浆胰岛素、升高血浆胰高血糖素;而且MYDGF敲除增加了糖尿病小鼠的体重,加重糖脂代谢紊乱。反之,无论是WT糖尿病小鼠还是KO糖尿病小鼠,补充MYDGF显著减少β细胞凋亡,保存功能性的β细胞数量,上调β细胞关键基因表达,升高血胰岛素水平以及降低血胰高血糖素水平;并且补充MYDGF降低了糖尿病小鼠的体重,改善WT和KO糖尿病小鼠的糖脂代谢。但MYDGF对糖尿病小鼠胰岛α细胞数量、β细胞增殖无明显影响。值得注意的是,MYDGF敲除和补充均对正常小鼠的糖脂代谢无明显影响。此外,MYDGF不影响各组小鼠的收缩压和摄食量。机制方面,MYDGF敲除降低糖尿病小鼠胰岛p-ERK1/2、p-AKT、p-FOXO1、p-mTOR表达。而补充MYDGF可显著增加糖尿病小鼠胰岛p-ERK1/2、p-AKT、p-FOXO1、p-mTOR的表达结论总之,本研究首次证实骨与胰岛β细胞交叉调控,骨髓细胞源性的MYDGF可能通过激活PI3K-AKT-FOXO1、ERK1/2和mTOR信号通路对胰岛β细胞功能和数量产生重要调节作用。该研究可能在未来糖尿病临床治疗方面具有转化价值。
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