转录因子NFATc3在2型糖尿病发生中的新机制研究

How fatty diet and obesity trigger diabetes has long been the subject of intense scientific research. Calcineurin/NFATc1 has been shown to be important for beta-cell proliferation, but whether this pathway plays a role in the pathogenesis of diabetes is still unknown. Our preliminary data showed that NFATc3 mRNA and protein is reduced in the islets of mice fed with high fat diet (HFD). Moreover, NFATc3 overexpression in the islets activated FoxA2 and HNF1a, two important transcription factors regulating GnT-4a glycosyltransferase that is responsible for retention of glucose transporters in the beta-cell membrane. Based on these data, we propose that the reduction of NFATc3 expression by HFD contributes to the pathogenesis of diabetes. To test this hypothesis，we will determine 1）whether NFATc3 knockout in mice accelerates the induction of diabetes in mice fed with HFD as compared to wild type mice；2）whether repression of NFATc3 expression is caused by DNA methylation and histone modification of NFATc3 promoter CpG islands, or by upregulation of putative microRNAs targeting NFATc3 3'-UTR；3）what are the downstream target genes of NFATc3 in regulating beta-cell function. This study will elucidate a role for NFATc3 in HFD-induced beta-cell dysfunction and in the regulation of genes important for beta-cell function and proliferation.

饮食和肥胖诱发糖尿病的机制一直是科学研究的重要课题。钙调磷酸酶/活化T细胞核因子c1（NFATc1）在β细胞增殖中的作用已被证实，但其在糖尿病发病中的作用未见报道。我们的预实验结果显示，高脂喂养小鼠胰岛中NFATc3的mRNA和蛋白质水平均下降。NFATc3在胰岛中过表达可激活FoxA2、HNF1a这两种调节GnT-4a糖基转移酶的重要转录因子，而GnT-4a已被证实能维持β细胞膜表面葡萄糖转运子的功能。基于以上结果，我们假设高脂饮食引起的NFATc3表达下调能诱发糖尿病。我们将明确：1.NFATc3敲除小鼠在高脂喂养条件下是否加速诱发糖尿病。2.NFATc3表达下调是否受表观遗传修饰调控。3.利用基因组芯片检测比较野生型和NFATc3敲除胰岛β细胞基因表达的变化，以发现NFATc3的新靶基因。这项研究将阐明NFATc3在高脂诱导的β细胞功能失常、调节与β细胞功能增殖相关的基因中起重要作用

糖尿病是由于遗传因素和环境因素相互作用而引起的一组代谢异常的综合征。胰岛β细胞数目和胰岛素的相对或绝对缺乏的是所有类型糖尿病的共同发病基础。已知钙调磷酸酶对β细胞的功能和增殖有重要作用，但这条通路是否在糖尿病的发病中起作用仍然未知。钙调磷酸酶通过去磷酸化激活NFAT（活化T细胞核因子）的转录使NFAT向核内转移。NFAT转录因子家族有四个成员，c1-c4，它们在β细胞中的功能还未知。通过RT-PCR发现在成年小鼠胰岛β细胞中NFATc3的表达最丰富，因此假设NFATc3可能调节胰岛β细胞功能，并且它的表达可能在高脂喂养小鼠胰岛中有所改变。通过实时荧光定量，蛋白免疫印迹，免疫组织化学检测到在高脂喂养小鼠胰岛中NFATc3 mRNA和蛋白水平显著下降。并且在MIN6中过表达NFATc3能促进细胞增殖和胰岛素分泌。NFATc3基因敲除小鼠与野生型小鼠相比，在高脂喂养后出现以下的变化：（1）糖耐量受损较为严重，并且胰岛数目和面积明显减少。（2）脂肪组织炎症减轻，巨噬细胞的极化由野生型对照组的M1型为主转变为M2型为主，炎症因子减少。（3）肝脏脂肪变性消失，炎症因子的表达减少。以上的结果均为首次发现。因此，我们提出NFATc3在维持胰岛β细胞增殖和功能中有重要作用，并且NFATc3为发生代谢性炎症的必要的转录因子。在NFATc3基因敲除小鼠脂肪组织中前炎症因子表达的减少和胰岛素敏感性的增加可能补偿了受损的β细胞功能。在高脂喂养小鼠胰岛β细胞中通过NFATc3的下调可能是高脂喂养引起胰岛β细胞功能障碍而引发2型糖尿病的机制之一。以上科研成果部分已经发表在PLOS One期刊杂志上，另外一部分的论文正在准备投稿中。