AT1受体介导的胰岛素分泌特点及机制研究

Insulin secretagogues are the common agents used in the treatment of type 2 diabetes, but their effect of non-physiological potentiation of insulin secretion is the major reason that causes hypoglycemia, which is often seen as an adverse reaction in the treatment of type 2 diabetes. Studies have shown that blocking islet angiotensin Ⅱ type 1（AT1）receptor potentiated insulin secretion. We further found that blocking AT1 receptor only enhanced insulin secretion under high glucose concentration, but not at low glucose concentration, indicating that this type of glucose-dependent insulin secretion has good prospects in the treatment of diabetes with the low risk of hypoglycemia. However, the mechanism of AT1-regulated insulin secretion remains to be elucidated. We and others have reported that Kv channels participate in the regulation of glucose-dependent insulin secretion, and our preliminary study showed that activation of AT1 receptor increased Kv channel currents in pancreatic β cells. We thus hypothesize that the Kv channel may play an important role in AT1 receptor-mediated insulin secretion. In this project, we intend to investigate the characterization of AT1 receptor mediated-insulin secretion and its molecular signaling pathways by applying AT1 gene knockout mice and other techniques (shRNA gene knockdown, patch clamp, calcium imaging, in vitro pancreatic islet perfusion as well as in vivo animal experiments, etc.). The aim is to obtain a more comprehensive understanding of the regulatory mechanisms of islet function, and shed new light on searching therapeutic target for development of new insulin secretagogues.

促胰岛素分泌剂是治疗2型糖尿病的常用药物，但其非生理模式的促胰岛素分泌作用也是引发低血糖这一常见不良反应的重要原因。研究表明，阻断胰岛血管紧张素Ⅱ-1型（AT1）受体也可以促进胰岛素分泌，并且我们发现这一作用只在高糖而非低糖浓度下有效。这一接近于生理模式的，具有葡萄糖浓度依赖性的促胰岛素分泌作用不易引发低血糖，具有较好的临床应用前景，但作用机制仍待阐明。文献报道和我们的实验结果都表明Kv通道参与葡萄糖依赖性的胰岛素分泌调控。我们的前期研究也显示，激动血管紧张素Ⅱ受体促进β细胞Kv通道开放，因此我们分析Kv通道可能在AT1介导的胰岛素分泌调控中发挥重要作用。本项目拟以此为切入点，采用AT1基因敲除小鼠，利用基因沉默、膜片钳和离子成像等技术，深入研究AT1受体调控胰岛素分泌的作用特点及机制，探索其分子信号通路，为进一步阐明胰岛功能的调控机制，探索新型促胰岛素分泌剂的作用靶点提供实验依据。

糖尿病和高血压是临床上最为最常见的两种疾病，这两种疾病并存，病理生理变化相互促进，会显著增加肾病，心力衰竭及其它心血管疾病如血管硬化，血栓形成等的发病风险，从而形成恶性循坏，导致较高的发病率和死亡率，严重威胁人类的健康。所以同时对这两种疾病均有治疗作用的药物无疑具有重要的现实意义。血管紧张素受体阻滞剂（ARB）类药物，作为治疗高血压和心力衰竭的重要药物，可以使糖尿病和糖尿病前期的患者获益，因此被各种临床指南推荐为高血压合并糖尿病人降压治疗的首选药物。. 我们通过在离体大鼠胰岛上研究替米沙坦、厄贝沙坦、缬沙坦三种ARB药物对胰岛素分泌作用的影响，以期分析AT1受体在促胰岛素分泌作用中的作用和具体机制。但令人意外的是，我们发现只有替米沙坦表现出葡萄糖浓度依赖性的促胰岛素分泌作用。我们采用膜片钳技术和钙成像技术揭示：替米沙坦促胰岛素分泌的机制为抑制β细胞Kv通道和促进VGCC通道，从而升高β细胞内钙离子浓度。我们进一步的研究表明替米沙坦的这种作用与其阻断血管紧张素受体和激动PPARγ受体的作用无关，而通过在CHO细胞上过表达Kv2.1通道表明替米沙坦促胰岛素分泌作用与其对Kv2.1的直接抑制作用有关。我们用db/db鼠作为2型糖尿病的模型，进一步观察替米沙坦在体的降糖作用，结果我们发现替米沙坦降低了小鼠的血糖。升高了血清胰岛素水平。. 总之，我们的研究结果发现了替米沙坦不同于其它的ARB药物的重要作用，这具有重大的现实意义。一方面我们的结果对临床中糖尿病合并高血压治疗时ARB药物的选择中提供了实验依据；另一方面我们发现针对替米沙坦除了具有传统的降压作用外，还具有通过抑制Kv2.1通道发挥葡萄糖浓度依赖性促胰岛素分泌作用，为今后研发兼具降压和促胰岛素分泌双重效应的新型治疗药物的提供参考。