APPL1介导的信号传递在糖尿病胰岛β细胞死亡中作用的研究

糖尿病发病机理的研究和防治的开拓是国内外基础和临床医学研究工作者面临的重大课题。2型糖尿病的病理生理基础为外周胰岛素抵抗和胰岛β细胞功能障碍和/或细胞死亡。因而在胰岛素抵抗发生环境下，探讨胰岛β细胞功能改变的病因及其机制是一个重大的科学命题，并具有极其重大的临床生物学意义。本课题组首次发现胰岛细胞APPL1蛋白表达在高糖喂养的胰岛素抵抗大鼠中明显下调。本研究以该发现为基础，应用敲除和过表达技术，改变胰岛β细胞APPL1的表达水平，研究APPL1在胰岛细胞分泌胰岛素和β细胞增殖和生存中的作用及其机制；并通过动物和细胞模型探讨APPL1表达与胰岛β细胞功能的关联。阐明APPL1在胰岛β细胞增殖和生存中的作用，和与糖尿病发病中胰岛β细胞死亡的关联。这些研究可能为糖尿病的发病机理提供新的理论基础，并为2型糖尿病治疗找到新的干预靶点。

胰岛β细胞功能障碍不能代偿外周胰岛素抵抗是2型糖尿病的重要特征。然而，外周胰岛素抵抗如何影响β细胞功能的机理还不清。本课题目的是探讨在胰岛素抵抗发生环境下，胰岛β 细胞差异表达蛋白－APPL1对胰岛β细胞功能的影响。首先，我们以肥胖胰岛素抵抗小鼠（高脂喂养小鼠，db/db小鼠），APPL1敲除小鼠，及APPL1敲减和过表达胰岛β细胞为研究对象，利用高葡萄糖钳夹技术评估在体胰岛 β细胞功能。结果发现APPL1在胰岛β细胞中高度表达。在高脂喂养肥胖小鼠及db/db糖尿病小鼠胰岛细胞中，其表达量明显低于对照组小鼠；用高浓度葡萄糖、脂肪酸或炎症因子处理胰岛细胞系（INS-1）48h后，β细胞的APPL1表达也显著下降。敲除APPL1的小鼠表现为糖耐量异常，高葡萄糖钳夹实验显示KO鼠1相和2相胰岛素分泌明显降低。体外培养分离APPL1敲除小鼠胰岛细胞、或敲减 APPL1的INS-1细胞，发现其葡萄糖刺激胰岛素的分泌也明显低于对照胰岛或INS-1细胞。相反，INS-1细胞过表达APPL1后，其葡萄糖刺激的胰岛素分泌显著增加。并且可以显著降低高浓度葡萄糖和炎症因子所导致的细胞凋亡，并恢复胰岛β细胞的胰岛素分泌。利用RT-PCR技术发现参与线粒体生物合成的基因（Tfam 和PGC-1α）mRNA表达在APPL1敲减的INS-1细胞中明显下降。同时其线粒体氧耗量和ATP产生也较对照组减少。通过Western blot 技术发现APPL1对胰岛β细胞的作用部分是通过AMPK通路介导。其次，APPL2和APPL1同属APPL家族蛋白，两者蛋白在一级序列上有54％的同源性。我们也对APPL2在中国人中基因变异与肥胖和2型糖尿病的相关性进行了研究。结果发现，APPL2基因变异与正常糖耐量人超重和肥胖相关。总之，我们的研究结果表明，胰岛细胞内APPL1蛋白表达与小鼠整体胰岛素敏感性相关。其在保护胰岛β细胞和调节细胞功能中起重要作用，APPL1可能是胰岛β细胞中重要调节因子。我们的发现对于探明2型糖尿病的发病机理和开发胰岛β细胞治疗靶点提供理论基础。