内质网应激活化糖原合成酶激酶3在2型糖尿病β细胞衰竭中的作用及机制研究

Beta cell dysfunction is a newly found important mechanism leading the obese children to develop type 2 diabetes,and endoplasmic reticulum stress play a vital role in beta cell dysfunction in obesity-related type 2 diabetes. Glycogen synthase kinase 3 has caused wide concern on insulin resistance in type 2 diabetes, we found GSK-3 is also very important in beta cell dysfunction that inhibiting GSK-3 could protect beta cell apoptosis induced by free fatty acid, but the mechanism remained unclear. We will apply SiRNA, micro carbon fiber electrode and other relevant routine biology/biochemical techniques to analysis the effect on beta cell dysfunction by ER-stress activting GSK-3 in type 2 diabetes. Besides,we try to regulate the activity of PRKR-like endoplasmic reticulum kinase to explore the possible signal pathway through which ER-stress can actived GSK-3 to induce beta cell dysfuntion. This project will provide an effective target for early medicine treatment of type 2 diabetes in children.

新近发现β细胞衰竭是导致肥胖儿童发展成为2型糖尿病的重要机制，内质网应激在肥胖相关2型糖尿病β细胞衰竭中起重要作用。糖原合酶激酶3（GSK-3）在2型糖尿病胰岛素抵抗中的作用已引起广泛关注，我们发现GSK-3在β细胞衰竭中也起到重要作用，抑制GSK-3活性对游离脂肪酸诱导的β细胞凋亡起到保护作用，但机制尚不明确。本项目拟在小鼠胰岛细胞系、人原代胰岛细胞和整体三个水平综合运用慢病毒感染SiRNA、微碳纤电极法及一些常规生物学技术和生物化学技术，研究内质网应激活化GSK-3在2型糖尿病β细胞衰竭中的作用，观察抑制GSK-3对内质网应激引起β细胞衰竭的保护作用，并通过调控RNA激活蛋白激酶的内质网类似激酶（PERK）活性探讨内质网应激通过活化GSK-3引起β细胞衰竭的可能信号通路。该研究将从保护β细胞的角度为早期药物治疗儿童2型糖尿病提供有效的靶点。

一、项目背景：.新近发现β细胞衰竭是导致肥胖儿童发展成为2型糖尿病的重要机制，内质网应激在肥胖相关2 型糖尿病β细胞衰竭中起重要作用。糖原合酶激酶3（GSK-3）在2型糖尿病胰岛素抵抗中的作用已引起广泛关注，我们发现GSK-3在β细胞衰竭中也起到重要作用，抑制GSK-3活性对游离脂肪酸诱导的β细胞凋亡起到保护作用。.二、主要研究内容.1．确定内质网应激活化GSK-3在2型糖尿病β细胞衰竭中的作用。 .（1）确定内质网应激活化GSK-3在2型糖尿病β细胞衰竭中的作用，并确定抑制GSK-3活性对内质网应激导致的2型糖尿病β细胞衰竭具有保护作用。 .（2）检测内质网应激时干预GSK-3活性对胰岛β细胞功能的影响.2．研究内质网应激活化GSK-3引起2型糖尿病胰岛β细胞衰竭的信号通路。 .（1）在已诱导发生凋亡的INS-1细胞中调控PERK的活性，检测PERK、GSK-3 及相关底物活性改变及细胞凋亡改变。 .（2）在整体水平通过调控GSK-3活性观察相关信号分子改变。 运用质粒转染和SiRNA等技术研究内质网应激活化GSK-3最终引起2型糖尿病β细胞衰竭的机制。.三、重要结果.（1）通过抑制GSK-3活性可以减轻游离脂肪酸诱发的胰岛B细胞凋亡。.（2）丙基戊酸钠可以改善由棕榈酸盐导致的胰岛B细胞凋亡和内质网应激，并明确了其机制是通过抑制GSK-3活性，与PERK-GSK-3信号通路有关。.四、关键数据.（1）0.4mmol/L的OA可以诱导GSK-3活性增强，从而导致胰岛B细胞发生凋亡，24mmol/L LiCl通过抑制GSK-3活性可以保护B细胞凋亡。.（2）分别用2mmol/LLiCl和10ummol/LTDZD-8抑制GKS-3活性，可以明显降低CHOP表达，但不影响ATF4表达。.（3）成功构建两种针对CHOP的siRNA，均能在24h的时候有效保护PA诱发的细胞凋亡。.五、科学意义.本项目提出内质网应激导致 GSK-3 的活化在2 型糖尿病β细胞衰竭中可能的重要作用，并研究内质网应激活化 GSK-3 可能的信号通路。本研究有助于从保护β细胞的角度为儿童 2 型糖尿病的早期治疗提供一个有效的分子靶点。