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【研究背景和目的】:G蛋白耦联受体(G protein-coupled receptors,GPCRs)是细胞表面最大的受体超家族之一,它们在介导细胞间信号转导的过程中起重要的作用。目前发现的胰岛β细胞表面重要的G蛋白耦联受体为胰高血糖素样肽-1受体(glucagonslike peptide-1 receptor,GLP-1R)、葡萄糖依赖性促胰岛素分泌多肽受体(glucose-dependent insulinotropic peptide receptor,GIPR)和G蛋白耦联受体40(G-protein-coupled receptor,GPR40)。它们影响胰岛β细胞的增殖、凋亡和胰岛素的分泌。葡萄糖的浓度和AMP激活的蛋白激酶(AMP activatedprotein kinase,AMPK)也是影响胰岛β细胞功能的重要因素。葡萄糖抑制AMPK的活性,而二甲双胍及5-氨基-4-氨甲酰咪唑核苷(5-amino-4-imidazolecarboxamide riboside,AICAR)激活AMPK的活性。有研究表明葡萄糖能够下调GIPR的表达,但是葡萄糖对GLP-1R和GPR40表达目前未知。二甲双胍及AICAR对这三个受体的影响目前也未知。因此,本研究的目的是阐明葡萄糖、二甲双胍及AICAR对胰岛β细胞G蛋白耦联蛋白受体表达的影响。【方法】:培养大鼠胰岛β细胞瘤细胞系(INS-1细胞)。使用不同浓度的葡萄糖(0、5、10、20、30mMol/L)和二甲双胍(0.5mMol/L,1mMol/L)、AICAR(0.5mMol/L,1mMol/L)刺激β细胞。实时荧光定量RT-PCR和Western Blot测定INS-1细胞GLP-1R、GIPR和GPR40 mRNA和蛋白的水平。有研究表明过氧化物酶体增生物激活受体α(peroxisome proliferator activated receptorα,PPARα)基因调节GIPR的表达,因此同时测定PPARα的表达)。使用放线菌素-D抑制mRNA的转录的方法测定mRNA的稳定性。【结果】:葡萄糖能够下调GIPR、GLP-1R和PPARα的mRNA水平。高浓度葡萄糖(30mMol/L)对PPARαmRNA的调节最迅速,在2小时就出现明显的下调,6小时达最低值(为0mMol/L葡萄糖组的0.13倍)。30mMol/L的葡萄糖对GIPR、GLP-1R的mRNA在6小时出现明显的下调,在24小时出现最低值(分别为0mMol/L葡萄糖组的0.20和0.34倍)。葡萄糖对GLP-1R和PPARα蛋白表达的影响略滞后于mRNA的改变。二甲双胍及AICAR在不同的葡萄糖浓度下能够上调GIPR、GLPR和PPARα的mRNA或蛋白的水平。但是,葡萄糖、二甲双胍和AICAR对GPR40的mRNA或蛋白表达没有显著影响。葡萄糖、二甲双胍和AICAR对GIPR、GLPR、GPR40和PPARαmRNA的稳定性亦没有显著影响。【结论】:葡萄糖能够下调胰岛INS-1β细胞表面的受体GLP1-R、GIPR及转录因子PPARα的表达,二甲双胍和AICAR上调GLP1-R、GIPR及PPARα的表达。此结果提示高血糖可能通过调节GLP1-R、GIPR及PPARα的表达影响胰岛β细胞的功能,而二甲双胍和AICAR可以逆转高血糖的这一作用。【研究背景和目的】:肥胖和2型糖尿病是目前最常见的代谢性疾病。这两种疾病普遍存在胰岛素抵抗下降。胰岛素信号转导受损是胰岛素抵抗的重要因素。磷脂酰肌醇3-激酶(phosphatidylinositol 3-kinase,PI3K)通路和有丝分裂原激活的蛋白激酶(mitogen-activated protein kinase,MAPK)通路是胰岛素的两条主要的信号转导通路。许多的证据表明肥胖、2型糖尿病患者普遍存在骨骼肌中IRS/PI3K信号转导通路的异常。但是,在胰岛素抵抗状态下,关于MAPK信号通路的改变的报道较少。MAPK通路是一套级联反应,包括平行的三个激酶,分别为细胞外信号调节的激酶(extracellular signal-regulated kinase,ERK),c-Jun氨基末端激酶(c-jun NH2-terminal kinase,JNK)和p38激酶。因此,本研究的目的是观察实验性2型糖尿病小鼠、高脂喂养肥胖小鼠与对照小鼠骨骼肌的MAPK的三个平行的激酶基础水平,及在体胰岛素刺激下的MAPK通路的反应。从而探讨肥胖和糖尿病出现胰岛素抵抗的机制。【方法】:12周龄KkAy小鼠或C57/BL/6高脂喂养8周后建立2型糖尿病模型,以20周龄普通饲料喂养的C57/BL/6小鼠作为对照小鼠。腹腔注射胰岛素(0.1IU/g)或等体积的生理盐水后5、10、20分钟分别取股四头肌。Western Blot检测p-ERK、p-P38、p-JNK和ERK、P38、JNK水平。【结果】:正常对照小鼠腹腔注射胰岛素后5、10、20分钟后出现骨骼肌p-ERK和p-JNK的显著性升高,p-JNK的高峰出现在刺激后5分钟(p-JNK1为生理盐水组的3.7倍,p-JNK2为生理盐水组的5.8倍),p-ERK的高峰出现在刺激后20分钟(p-ERK1为生理盐水组的2.6倍,p-ERK2为生理盐水组的3.8倍)。但p-P38未出现显著升高。糖尿病小鼠、高脂喂养的肥胖小鼠和正常对照小鼠骨骼肌的JNK、ERK和P38的表达无显著差异。高脂喂养肥胖小鼠骨骼肌的基础p-JNK1、p-ERK1/2和p-P38水平显著高于正常对照组,高脂喂养肥胖小鼠骨骼肌的基础p-JNK2水平与对照组相似。高脂喂养肥胖组骨骼肌p-JNK1和p-ERK1/2对胰岛素的反应下降(腹腔注射胰岛素5分钟后p-JNK1为生理盐水组的2.1倍,腹腔注射胰岛素20分钟后p-ERK1为生理盐水组的1.6倍,p-ERK2为生理盐水组的2.1倍),高脂喂养肥胖组骨骼肌p-JNK2对胰岛素的反应是正常的。糖尿病小鼠骨骼肌的基础p-JNK1/2、p-ERK1/2和p-P38水平显著高于正常对照组。p-JNK1/2和p-ERK1/2对胰岛素的反应下降(腹腔注射胰岛素后引起KKAy小鼠骨骼肌的p-JNK2的水平升高1.7倍,胰岛素刺激未引起骨骼肌p-JNK1、p-ERK1/2的显著性升高)。【结论】:正常对照小鼠腹腔注射胰岛素后出现骨骼肌p-JNK和p-ERK的显著性升高,但未见p-P38水平的升高。高脂喂养的肥胖小鼠骨骼肌的p-JNK1、p-ERK1/2和p-P38基础水平显著升高,但对胰岛素的刺激反应明显下降,p-JNK2的基础水平和对胰岛素的反应正常。糖尿病KKAy小鼠骨骼肌的p-JNK1/2、p-ERK1/2和p-P38基础水平显著升高,但对胰岛素的刺激反应明显下降甚至消失。本研究提示高脂喂养的肥胖小鼠和糖尿病小鼠骨骼肌的MAPK系统基础水平存在异常,对胰岛素的刺激反应下降,存在胰岛素MAPK通路的受损。