烟酸受体PUMA-G信号通路对胰岛Beta细胞的保护作用及机制

The signal transduction pathway through the G-protein-coupled nicotinic acid receptor PUMA-G plays an important role in lipid metabolism and the regulation of dyslipidemia. The results from our study for the first time found the expression of PUMA-G in murine islet beta cells and its role in the regulation of insulin secretion. In this proposal, we hypothesize that PUMA-G pathway could inhibit the nuclear translocation of NF-κB via activation of beta-arrestin, and thus protect islet beta cell from apoptosis which is an important cause for the development of type 2 diabetes. Therefore, this research project will first generate an islet beta cell line NIT-1 which stably expresses a transgenic PUMA-G construct and the NF-κB reporter by using the transposon techqique, measure the activation of beta-arrestin and inhibition of NF-κB activation and its downstream target genes, and investigate the protective effect of PUMA-G pathway against inflammatory cytokines, cytotoxins, and glucolipocytoxicity. Secendly, we will use RNAi technique to further investigate in vitro the NF-kB inhibitory and Beta-cell protective effects of PUMA-G pathway. Lastly, PUMA-G expression will be determined in the type 2 diabetic db/db model mice, and nicotinic acid will be administered into db/db mice for protection of islet beta-cells. This study may provide a new approach to the prevention and/or treatment of type 2 diabetes.

烟酸及其G-蛋白偶联受体PUMA-G通路在脂肪代谢及血脂调控中具有重要作用，本研究组发现PUMA-G在小鼠胰岛Beta细胞高表达并影响胰岛素分泌。我们推测PUMA-G通路可能通过Beta-抑制蛋白抑制NF-kB在胰岛Beta细胞中的核转位，从而抑制胰岛Beta细胞的凋亡。因此，本研究拟用转座子技术建立稳定表达PUMA-G和NF-kB报告基因的胰岛Beta细胞株NIT-1，观察该信号通路在炎症因子、毒素、高糖及高脂刺激下对NIT-1细胞的保护作用，及其调节机制：即对Beta-抑制蛋白的激活和对NF-kB及其下游炎症因子的抑制作用等；用基因沉默等技术在体外进一步验证该信号通路对NF-kB的抑制作用和对胰岛Beta细胞的保护作用；检测PUMA-G在2型糖尿病db/db模型小鼠胰岛中的表达情况，探索烟酸给药对db/db小鼠胰岛的影响，为2型糖尿病的防治提供新的途经。

课题组全体成员围绕“烟酸受体PUMA-G信号通路对胰岛beta细胞的保护作用及机制”进行全方位、系统的研究，包括细胞实验、动物实验及临床实验。研究员、博士生、硕士生、临床医生、护理人员之间密切合作、优势互补，促进课题组的团队合作精神，并取得了一定的研究成果。.在细胞实验中，我们首次发现MIN6细胞表达内源性的PUMA-GmRNA及蛋白质，INF-γ促进PUMA-GmRNA的表达，高糖抑制PUMA-GmRNA的表达，3-HB作用于PUMA-G后能抑制胰岛beta细胞炎症，提示胰岛beta细胞中PUMA-G的表达参与了糖代谢的调节，且能保护胰岛细胞。在高脂实验中，予棕榈酸钠诱导MIN6细胞内炎症因子INF-γ表达上升，同时可见到Akt、mTOR、p70S6K的磷酸化水平上升，再予烟酸干预后可部分逆转。提示PUMA-G可能通过抑制Akt/mTOR信号通路实现抗炎作用，保护胰岛细胞。我们用PB-CMV-PUMA-G-EGFP 质粒和表达PUMA-G的微环质粒分别转染INS-1 和MIN6细胞，我们发现烟酸可通过PUMA-G降低细胞株内cAMP水平，抑制葡萄糖刺激的胰岛素分泌（GSIS），减轻胰岛细胞工作负荷。.在动物实验中，我们发现糖尿病小鼠db/db小鼠beta胰岛细胞PUMA-G表达水平较正常小鼠下降，予烟酸干预后PUMA-G表达水平上升。但血糖、血清胰岛素、胰岛素抵抗指数、β细胞分泌指数及各项血脂指标改善并不明显。.在临床实验中，我们发现与正常人相比，PUMA-G在胰岛素瘤和糖尿病病人的胰岛细胞中的表达降低，同时胰岛素的表达也相应降低。糖尿病人白细胞PUMA-G与NF-κB及IL-1β与血糖、血脂存在一定的正相关关系，提示PUMA-G信号可能参与T2DM的发生和发展，且对炎症因子有一定的调节作用。而给予二甲双胍治疗的糖尿病人，白细胞PUMA-G与IL-1β均明显下调。提示二甲双胍跟PUMA-G、炎症之间的密切关系。 .通过这些实验，我们发现PUMA-G或许可以通过抗炎作用为糖尿病的治疗提供另一个思路与方法。