蛋白乙酰化在细胞代谢中的作用日益受到重视,而去乙酰化的关健调节酶SIRT1(silent mating type information regulation 2 homolog 1)作为2型糖尿病的治疗靶点已成为研究热点,但对其在胰岛β细胞功能调节中的作用及机制所知甚少。本研究拟在细胞和整体水平,以报告基因、基因转染、RNA干扰、免疫共沉淀、Western blot、电泳迁移率实验及激光共聚焦等技术观察β细胞脂毒性发生过程中SIRT1在其中所起的作用,并明确在β细胞SIRT1与烟酰胺磷酸核糖基转移酶(Nampt,即Visfatin)之间的关系。从而揭示蛋白乙酰化在β细胞脂毒性中的作用,最终为寻求兼具改善胰岛素抵抗和胰岛β细胞保护功能的2型糖尿病治疗的理想药物提供理论基础。
SIRT1;palmitate;pancreatic β cell;insulin promoter activity;
2型糖尿病及其并发症严重危害人类健康,胰岛β细胞功能障碍是2型糖尿病发病的重要环节。哺乳动物沉默信息调节因子1(SIRT1)是一种尼克酰胺腺嘌呤二核苷酸(NAD+)依赖的蛋白去乙酰化酶,参与调控能量代谢等细胞生物学功能。本项目主要探讨高糖高脂条件下,SIRT1对胰岛β细胞功能的调节作用及其可能机制。以16.7mM葡萄糖和0.4mM软脂酸处理INS-1细胞株和分离的大鼠胰岛24h,实时定量 PCR结果显示高糖高脂显著抑制SIRT1基因表达(图1);SD大鼠持续灌注脂肪乳剂24h,诱导高脂模型,其胰岛的SIRT1及胰岛素、胰岛素基因相关转录因子的表达也显著下调(图2),说明在细胞和动物水平高糖高脂对SIRT1及胰岛素基因表达的抑制。以SIRT1质粒转染INS-1细胞使之成为SIRT1过表达细胞模型,应用RNA干扰技术,以siRNA转染INS-1细胞使之成为SIRT1表达抑制细胞模型,检测胰岛素启动子活性以及胰岛素及相关转录因子的基因表达水平,结果显示过表达SIRT1增强大鼠胰岛素启动子活性,且完全逆转软脂酸所致的胰岛素基因启动子活性下降;干扰SIRT1表达后结果相反。以SIRT1激动剂白藜芦醇和抑制剂EX527处理INS-1细胞,发现白藜芦醇可增强大鼠胰岛素启动子活性,部分逆转软脂酸所致的活性抑制, 而EX527处理后结果相反;共转染SIRT1和胰十二指肠同源盒因子1(PDX1)、叉头盒蛋白O1(FOXO1)质粒,发现SIRT1协同转录因子PDX1,进一步上调胰岛素启动子活性。以上研究结果表明高糖高脂可以通过降低SIRT1表达降低胰岛素基因水平,而增加SIRT1活性或基因表达水平可以对抗高糖高脂对胰岛β细胞的毒性作用。