NR4A1 通过上调Survivin、WT1及GPX1的表达以抵抗活性氧所致胰岛β细胞的凋亡

Sustained hyperglycemia and hyperlipidimia will result in increased ROS in pancreatic βcells further increase the potential of apoptosis. Our preliminary data showed: over-expression NR4A1 in pancreaticβcells (MIN6 cells) resisted H2O2-induced apoptosis, up-regulated the expression of Survivin , WT1 and GPX1，also resulted in the increased expression of SOD1 and Bcl-2 which are two down-stream molecules of WT1. We hypothesize that NR4A1 protects pancreatic βcell from ROS-induced apoptosis by up-regulating the expression of Survivin , WT1 and GPX1 or their downstream molecules. In order to verify the hypothesis, over-expression NR4A1 MIN6 cell lines and NR4A1 knock-down MIN6 cell lines will be exploited to observe the sensitivity change upon ROS treatment, the capability changes for ROS clearance; analyzing the contributions of Survivin, WT1 and GPX1 in the control of NR4A1 for protecting βcells from apoptosis caused by ROS, figuring out if these proteins have the synergetic effect on anti-oxidative-stress, and exploring the related mechanisms for up-regulation of these genes by NR4A1; the NR4A1 KO mice will be exploited to testify the protective effect of NR4A1 on pancreatic βcells from ROS, and to explore the damage of pancreatic βcells in islets of mice fed with high fat diet. This result of this project will provide clues for diabetes prevention.

持续高糖及高脂可导致胰岛β细胞代谢中活性氧（ROS）的升高进而增加了细胞凋亡的危险。我们前期研究显示：β细胞MIN6过表达NR4A1可抵抗H2O2引起的细胞凋亡，过表达NR4A1上调Survivin、WT1和GPX1的表达，也使WT1调控的下游分子SOD1、Bcl-2表达升高。我们假说：NR4A1上调Survivin 、WT1和 GPX1的表达，它们的蛋白表达产物或下游产物可抵抗ROS所致的β细胞凋亡。为证假说，拟在β细胞中过表达或敲出NR4A1的表达，以观察NR4A1改变后胰岛β细胞对ROS敏感性及对ROS清除能力的改变；分析NR4A1所上调的Survivin、WT1及GPX1对抵抗ROS所致β细胞凋亡的贡献及协同效应，并分析相关表达调控机制；借助NR4A1敲除小鼠验证NR4A1抵抗ROS所致β细胞凋亡的作用；探索高脂饮食对NR4A1基因敲除小鼠胰岛的影响。此研究可为糖尿病防治提供线索。

本课题我们假说：高血糖、高血脂的环境可致使胰岛B细胞产生活性氧（ROS）,过多的ROS可致细胞凋亡；另一方面，适度的ROS可以诱导NR4A1的表达，孤核受体NR4A1作为一个应激分子可以通过调控WT1等分子的表达以抵抗ROS对胰岛B 细胞的损伤或丢失。我们发现：NR4A1上调WT1、SOD1的表达量以抑制H2O2引起的MIN6细胞凋亡；NR4A1能够跟WT1基因的启动子有物理结合并促进其转录活性 Zong C, et al Cell Signal. 2017 Jul;35:129-139）。我们还发现，MIN6细胞过表达NR4A1可以引起GPX1表达的增高（Yingfeng Yang et al Life Sciences Volume 203, 15 June 2018, Pages 225-232）。最近，我们发现NR4A1过表达可抑制氧化应激及内质网应激所照成的JNK磷酸化，而JNK持续及高度磷酸化可导致细胞的凋亡。我们对其机制进行了深入研究，我们发现NR4A1可提高cbl-b (an E3 ligase)的表达，而此分子可使MKK4（JNK激酶）泛素化，进而被蛋白酶体降解（Pu Z et al J Cell Mol Med. 2020;24:14171–14183）；我们还发现，NR4A1可提高MKP7（JNK-P的磷酸酶）的表达(文章在投稿中)。此外，我们还对NR4A1影响肥胖的分子机制进行了研究（Qin DD et al J Cell Mol Med. 2018 Oct;22(10):4709-4720）..总结，NR4A1 通过增强其下游分子(如SURVIVIN，WT1，BCL2，SOD1，GPX1，cblb 等)的表达，形成一个胰岛B细胞的保护网，ER-stress 或ROS是否能造成胰岛B细胞的凋亡或丢失取决于这个保护网的状况。我们相关的研究成果发表在4篇SCI期刊上及1篇【中国科学生命科学】，还有其它多篇SCI文章发表。我们的研究分别于2019，2020 获得山东省医学科技奖（三等）。更多的研究成果将于2021年发表。在进行此课题研究中，我们帮助3位博士和1位国际硕士研究生完成了他们的学业。