胰岛局部RAS介导的炎症激活经TGF-βⅠ型受体通路加剧β细胞去分化 β细胞功能减退新机制

The recent and our preliminary study in vitro confirmed that mature β cells dedifferentiated into the cells with decreased insulin content and preserved expression of β-cell markers(Pdx-1), which insteadly expressed Neurogenin3, Urocortin3, markers of the progenitor-like cells,leading to the dysfunction of β cells. Several lines of evidence suggest a potential role of FoxO1 and TGF - beta Ⅰ receptor pathways in beta cells dedifferentiation. However, the causes and mechanisms of β cells dedifferentiation is still poorly understood. Recent evidence supports the presence of RAS in the islet, which is responsible for islet inflammation injury and dysfuntion via paracrine and autocrine. In view of above evidences, we hypothesize that local pancreatic RAS activation depending on the AngII-AT1R-NF-κb pathway will further deteriorate β cells dedifferention via TGF - beta Ⅰ receptor pathways. This program mainly aims to investigate the following three parts of contents: 1. The influence of high glucose environment on the local pancreatic RAS and its activation; The influence of NF-κb inflammation activation induced by RAS on the expressions of FoxO1、Pdx1、Ngn3、Urocortin 3 in β cells. 2. To investigate the potential role of TGF-β1R-Smad2/3 pathway in dedifferention of β cells induced by RAS mediated inflammation activation. 3. To study the possible machanism of dedifferention of β cells induced by the local RAS activation by genetic lineage tracing study animal model(RIP-CreER;Z/AP mice) in vivo. In the end, we will provide a new theoretical basis for the study on the pathogenesis of diabetes.

近年及我们前期研究发现:β细胞可去分化为胰岛素、Pdx-1阴性,Ngn3, Urocortin 3等祖细胞标记阳性的状态而功能减退，FoxO1及TGF-βⅠ受体通路与此过程密切相关，但其原因及机制不清。胰岛存在局部RAS，激活后导致胰岛炎症及功能减退，下游炎症介质对TGF-βⅠ受体通路有重要调控作用。据此我们推测：胰岛RAS介导的AngII-AT1R-NF-κb炎症活化进而经TGF-βⅠ受体加剧β细胞去分化。我们将重点研究：1.高糖环境对胰岛局部RAS活化、RAS介导NF-Kb炎症激活对β细胞FoxO1、Pdx1、Ngn3、Urocortin 3等表达影响；2. TGF-β1R-Smad2/3通路在RAS介导的炎症激活加剧β细胞去分化中的作用及机制；3.利用遗传谱系追踪动物模型观察RIP-CreER;Z/AP小鼠胰岛RAS激活对β细胞去分化进程的影响和机制。为糖尿病发病机制研究供新证据。

胰岛β 细胞功能障碍是2 型糖尿病发病的中心环节，既往认为这种衰竭通常是β细胞的凋亡和功能障碍引起的，但后续研究发现β 细胞凋亡的增加并不能完全解释胰岛功能的衰退。新近研究证实：β细胞分化特征的丧失以及由其引起的基因表达和功能的改变，是胰岛功能障碍的另一重要原因。成熟β细胞分化状态的丧失是导致其身份受损、最终功能改变的基础。同时越来越多的证据表明，肾素－血管紧张素系统（Renin Angiotensin System，RAS）的病理性刺激与2型糖尿病相关，并且RAS抑制剂可以延缓新发2型糖尿病在其高危人群中的发生；而NF-κB是一种主要的正向调节Ⅰ型血管紧张素Ⅱ受体（AT1R）基因表达的转录因子，故而本项目拟探讨RAS激活在β细胞去分化过程中是否发挥重要作用，以及NF-κB通路在其中的作用。经研究，我们发现：1.葡萄糖毒性诱导的β细胞身份的损伤主要表现为：β细胞自身标记物Pdx1、Ins1表达下调，以及祖细胞标记物Ngn3、Oct4表达升高和β细胞功能障碍，胰岛素分泌减少，而RAS抑制剂Irbesartan可部分恢复其GSIS水平及逆转去分化。2.AngⅡ可诱导NF-κ B的激活，导致β细胞的去分化和功能障碍，且干预剂量与NF-κB通路mRNA及蛋白水平正相关，也与β细胞身份损害程度正相关，而NF-κB通路抑制剂sc-514则可显著降低Ngn3、Oct4、ILmRNA水平，恢复β细胞身份。3．AngⅡ加剧了db/db小鼠体内胰岛β细胞的去分化，而Irbesartan、sc-514能够挽救β细胞insulin表达的损失，减少祖细胞标记物Ngn3、Oct4的表达同时恢复其自身身份Pdx1表达，从而逆转β细胞去分化，最终改善β细胞功能。本研究首次发现RAS可通过作用于血管紧张素受1（AT1R），诱导NF-κB信号通路的激活诱导β细胞去分化。因此，阻断RAS或NF-κB信号可有效地逆转β细胞的去分化状态，为2型糖尿病提供了新的方向与治疗策略，具有潜在而深远的临床意义。