胰岛β细胞功能的逐渐降低乃至衰竭,是糖尿病发生发展的根本原因所在,其形态结构的正常是β细胞维持正常功能的前提。前期研究发现菩人丹超微粉降糖、调脂,促进β细胞增殖,然而其降糖作用与血中胰岛素含量并非呈"线性"关系。本研究应用活细胞动态观察法,以激光共聚焦显微镜,对离体培养的β细胞形态以及数量变化进行连续拍摄与示踪,结合调控胰岛素基因表达与β细胞发育的关键信号传导通路IRS2/PI3K/Akt(PKB)变化,综合评判胰岛β细胞结构形态与功能、数量与质量、再生增殖与凋亡的关系。进而提出"促进损伤β细胞修复,提升胰岛β细胞质量是治疗糖尿病的核心"的理念,并通过PTP1B、GLP1、IRS2、PI3K、Akt、BAD、Fox01、P70rsk等因子的表达变化、β细胞增殖与凋亡率的比较及其内在机制研究,探明T2DM胰岛β细胞"质"、"量"变化规律,为T2DM治疗及效果评判提供实验依据。
T2DM;PRD;islet beta cell;IRS-2/PI3K/Akt pathway;
本项目为验证“促进损伤的β细胞修复,提升胰岛β细胞质量是治疗2型糖尿病的核心”这一理念,利用大鼠胰岛素瘤细胞系INS-1细胞,以33.3 mM葡萄糖、0.5 mM软脂酸及0.5 mM软脂酸合并33.3 mM葡萄糖分别构建了高糖、软脂酸以及软脂酸合并高糖三种细胞损伤模型,以此模拟2型糖尿病(T2DM)胰岛β细胞外环境。采用cell counting kit、Hoechst荧光染色、流式Annexin V-FITC/PI双荧光染色、caspase活性检测、ELISA等方法,对胰岛β细胞增殖、凋亡以及胰岛素分泌情况进行了动态观察,部分揭示了T2DM胰岛β细胞“质”“量”的变化规律,阐明了“糖毒性”、“脂毒性”以及“糖脂毒性”对β细胞损伤作用的程度差异。并在此基础上,考察了“益气养阴清热、活血祛痰化瘀”中药复方菩人丹对糖脂损伤INS-1细胞的保护作用,明确了菩人丹通过抑制糖毒性、脂毒性和糖脂毒性导致的胰岛β细胞凋亡、提高细胞活力、降低caspase-3和caspase-8活性、促进β细胞胰岛素分泌的作用。与此同时,本研究从IRS2-PI3K-Akt信号转导通路结合PTP1B蛋白调控途径,评判了菩人丹改善β细胞胰岛素抵抗,提升胰岛β细胞质量,促进胰岛素分泌的分子机制。研究通过Western blot检测β细胞胰岛素信号转导通路相关蛋白IRS2、Akt、BAD、FOXO1、mTOR、P70s6k和PTP1B的蛋白质表达水平,以及IRS2(ser731)、Akt(thr308)、BAD(ser136)、FOXO1(ser256)、mTOR(ser2448)和P70s6k(thr389)的磷酸化水平,发现菩人丹可以减少糖脂损伤β细胞IRS2蛋白的异常降解和丝氨酸(ser731)磷酸化,保证足量的IRS2可以被胰岛素受体的酪氨酸激酶活化,继而减轻糖脂毒对胰岛β细胞Akt活性的抑制作用,使Akt苏氨酸(thr308)磷酸化增强,激活胰岛素信号转导系统中的PI3K/Akt通路,将胰岛素信号继续向下游传递,使下游效应因子BAD、FOXO1、mTOR和P70s6k被活化,得以发挥其各自的生物学功能,从而抑制“糖脂毒性”导致的胰岛β细胞凋亡、修复“糖脂毒性”导致的胰岛素分泌损伤,改善β细胞的“质”和“量”。