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胰岛β细胞的胰岛素分泌参与调控全身糖、脂代谢平衡,其功能障碍是2型糖尿病的主要病理生理学基础之一,而胰岛素分泌功能与β细胞容量密切相关,因此,尽早发现存在胰岛素分泌功能障碍的糖尿病高危人群,以及探明β细胞的保护因子,对于糖尿病的早期诊断及其靶向治疗方案的开发有着重要的意义。本研究分为两部分。第一部分:正常糖耐量人群餐后2hr血糖与胰岛素分泌功能及2型糖尿病发生的关联研究目的:胰岛细胞分泌障碍是糖尿病发病的重要机制之一。英国糖尿病前瞻性研究（United Kingdom Prospective Diabetes Study,UKPDS）显示2型糖尿病患者在确诊时,其胰岛细胞功能已经下降50%,表明糖尿病的病理生理改变早在其诊断前就已发生。因此,本文的目的是在糖耐量正常（normal glucose tolerance,NGT）的中国人群中探讨2hr血糖高值者是否存在胰岛细胞分泌功能障碍,并对其远期糖尿病发生的危险性进行预测。方法:共有2组人群（年龄20-80）纳入本次研究中,其中横断面研究共纳入1405人,包括843名NGT和562名单纯糖耐量受损（isolated impaired glucose tolerance,IGT）人群;随访研究共纳入1724人,均为NGT人群。所有纳入人群均进行口服葡萄糖耐量实验（oral glucose tolerance test,OGTT）以判断糖耐量状态。以OGTT 2hr血糖水平的上四分位数为切点,将NGT人群分为正常低值组（NGT-l,<125 mg/dL）和正常高值组（NGT-h,125–140 mg/dL）。以体重指数（body mass index,BMI）25 kg/m2作为切点,将各组人群进一步分为正常体重组（BMI 18.5–25 kg/m2）及超重组（BMI≥25 kg/m2）。受试者的1相和2相胰岛素分泌功能分别使用Stumvoll胰岛素1相/2相分泌公式计算,考虑到胰岛素抵抗对胰岛细胞分泌功能的影响,我们同时使用胰岛素处置指数评估胰岛素相对分泌功能。结果:在横断面研究的843名NGT病例中有201名纳入NGT-h组,该人群的1相和2相胰岛素分泌水平与NGT-l组人群无显著差异。在正常体重的人群中,尽管NGT-h组的1相及2相胰岛素相对分泌水平均较NGT-l组低,但仍显著高于IGT患者。然而在超重人群中,NGT-h组的1相胰岛素相对分泌功能与IGT患者相似（P<0.05）,且均显著低于NGT-l组,但NGT-h组的2相胰岛素相对分泌水平仍显著高于IGT患者,并与NGT-l组无差异,提示超重的NGT-h人群存在1相胰岛素分泌功能障碍。为了验证上述发现,我们对上海糖尿病研究中的1724名NGT人群进行了随访研究,结果显示经过43.8±11.25月的随访,共有25（1.5%）名NGT者发展成为糖尿病患者;其中在超重人群中,NGT-h人群的糖尿病发病率（9.2%）显著高于NGT-l人群（1.5%）,其相对危险度（relative risk,RR）为6.655（95%CI 2.347-18.867,P<0.001）。校正性别、年龄、BMI、收缩压、舒张压后结果仍未改变（RR 8.315,95%CI2.649–26.108,P<0.001）结论:在中国人中,对于OGTT 2hr血糖处于正常高值（125–140 mg/dL）的超重人群,其胰岛素相对分泌功能已出现早期障碍,与IGT人群相似。该人群远期发生糖尿病的风险显著增高,应当引起足够重视。第二部分:β-arrestin2对代谢应激下胰岛β细胞容量的调控及其机制研究目的:β-arrestin2（βarr2）是一种衔接蛋白,广泛存在于多种细胞中。它能通过调控G蛋白偶联受体的脱敏和内吞作用,以及募集多种信号分子,参与调控细胞的各种生物学功能。我们以往研究发现,βarr2在正常小鼠胰岛β细胞中大量表达,而在肥胖及糖尿病小鼠的胰岛中该蛋白表达量显著减少。其缺失将导致胰岛素1相和2相分泌功能受损,以及细胞膜附近的胰岛素分泌囊泡数量减少。本研究将在体动态追踪βarr2缺失小鼠的β细胞容量改变并探讨其调控机制。方法:通过将携带荧光素酶基因的MIP-TF小鼠和βarr2敲除(βarr2-/-)小鼠杂交,使βarr2-/-小鼠的β细胞中特异性的表达荧光素酶,并予以高脂（high fat diet,HFD）喂养,构建胰岛素抵抗的肥胖小鼠模型。通过小动物活体成像技术对4-20周的小鼠的β细胞进行在体无创定量测定,并通过病理学技术进行证实。β细胞的增殖通过BrdU及Ki67染色分析,凋亡通过PI/HO染色检测,基因表达通过Real-time PCR测定。结果:βarr2的缺失导致HFD喂养的小鼠出现葡萄糖耐量受损。小鼠β细胞容量的在体动态追踪显示,HFD喂养能诱导野生型小鼠β细胞容量显著的代偿性增加,在16周龄时到达顶峰,为HFD喂养前的7.5倍。而βarr2-/-小鼠于12周龄起即出现β细胞容量的明显代偿不足,其峰值仅为野生型小鼠的一半。并且,βarr2-/-小鼠表现为胰岛BrdU和Ki67阳性细胞显著减少,仅分别为野生型小鼠的40%和53%。此外,βarr2敲除明显加重了高葡萄糖糖和游离脂肪酸诱导的胰岛细胞凋亡;而过表达βarr2则能够显著减缓上述高糖高脂对β细胞的毒性作用,并增加细胞周期基因cyclin D2的转录水平达2.5倍。结论:βarr2是胰岛β细胞中的重要调控因子,在代谢应激下通过防止糖脂毒性诱导的β细胞凋亡,以及调控细胞周期蛋白表达,进而影响β细胞容量。该蛋白的缺失将导致代谢需求增加的小鼠早期出现严重的β细胞代偿不足。