菩人丹调控VHL/HIF信号通路抑制胰岛β细胞去分化的分子机制研究

Diabetes is associated with β-cell failure, which including β-cell dysfunction and reduced β-cell mass, and β-cell dedifferentiation is an emerging concept that might account for both of them. Hypoxic stress is one of the incentives of β-cell dedifferentiation. It has been confirmed that PuRenDan could improve microcirculation of pancreas in T2DM and then renovate β-cell mass and function. In this research, db/db mice will be used as the diabetic model to investigate PuRenDan’s effects on ATP levels, mitochondrial oxidase activity, VHL/HIF signaling pathway and functional parameters of β-cell dedifferentiation by genomics, bioinformatics and Molecular biology technology, thus revealing the molecular mechanisms of PuRenDan on β-cell dedifferentiation, and verifying the hypothesis: renovating pancreatic microcirculation can improve extracellular environment of β-cell, alleviate anoxic injury, and then inhibit β-cell dedifferentiation, which is a new strategy of maintaining glucose homeostasis.

胰岛β细胞去分化是除凋亡、自噬、增殖失败之外，导致2型糖尿病（T2DM）β细胞衰竭的又一个重要原因，也是T2DM形成的重要病理基础。新近研究发现：VHL/HIF信号通路介导的缺氧应激在β细胞去分化过程中扮演核心调控作用。课题组前期研究中发现：T2DM模型动物存在显著胰腺微循环障碍，β细胞氧供不足，β细胞形态、数量和功能受损。因此，本项目拟在前期工作的基础上，以缺氧—β细胞去分化—β细胞衰竭为新的研究切入点，以益气养阴、活血通络，改善胰腺微循环作用确切的中药复方菩人丹为研究载体，利用基因组学、生物信息学、分子生物学等现代技术方法，通过检测胰腺ATP水平、线粒体氧化酶活性、VHL/HIF信号通路及β细胞去分化相关功能指标变化，揭示菩人丹改善胰腺微循环、抑制缺氧所致β细胞去分化的分子机制，提出并验证假说：改善β细胞缺氧损伤状态，阻止β细胞去分化，是改善T2DM胰岛素分泌和维持机体糖稳态的新策略。

胰岛β细胞去分化是2型糖尿病（T2DM）β细胞衰竭的重要病理原因之一，课题组在前期研究的基础上，以β细胞去分化为研究切入点，以SZT诱导高血糖小鼠模型、自发性2型糖尿病db/db小鼠模型和自发性肥胖ob/ob小鼠模型为研究对象，利用基因组学、生物信息学、分子生物学等现代技术方法，对中药复方菩人丹和藏药灰兜巴降糖活性，及其改善胰岛β细胞功能、调控细胞去分化的作用机制进行研究。研究发现，中药复方菩人丹和藏药灰兜巴可显著降低糖尿病小鼠空腹和随机血糖水平，改善糖耐量损伤，增加胰岛素敏感性，明显修复糖尿病小鼠胰岛损伤，改善胰岛β细胞数量和分布，调控细胞分化相关基因；中药复方菩人丹的作用机制与胰腺蛋白质代谢、胰岛素分泌、FoxO信号通路等密切相关。本研究结果为中药菩人丹和藏药灰兜巴的进一步开发提供了实验依据，也为探究中药复方和民族药降糖作用机制提供了新思路。