Notch信号通路在早期胰岛素强化治疗改善db/db小鼠胰岛B细胞功能中的作用

Early intensive insulin therapy (EIT) has been highly evaluated for its one year remission rate as high as 51.1% after treating newly diagnosed type 2 diabetic patients for only two weeks, considering the current poor remission rate of most anti-hyperglycemic interventions during clinical practice. However, the molecular mechanisms of how this novel strategy partially reversed beta cell function remain elusive.Notch signalling pathway was previously known as playing a key role in regulating beta cell differentiation and maturation. Recently we found that it also had a pivotal effect in macrophage, which is manifested by controlling Th1 response in an auto-amplification manner. Thus, we would like to explore further if early insulin treatment down regulates Notch signalling pathway by interfer with this autoamplification cycle and hence leading to reduced proinflammatory cytokine expression as well as relieved beta cell de-differentiation. To investigate this hypothesis, traditional mice model for type 2 diabetes as db/db mice will be used, and notch signalling pathway will be examined in macrophages and pancreatic beta cells. Markers of beta cell function, de-differentiation, inflammation will be analyzed between EIT group and controls.Moreover, we will generate a Rbpj flox/flox:cre mice line to test the hypothesis above. Making this step further to investigate molecular mechanisms of EIT effects will shed some lights into new strategy of improving remission rate in type 2 diabetes.

2型糖尿病缓解率低，课题组前期研究证实初发2型糖尿病患者接受早期胰岛素强化治疗（Early Intensive Insulin Treatment,EIT）2周，疾病1年缓解率51.1%，确切机制不明。本研究首次将Notch-Rbpj信号通路引入2型糖尿病的机制研究中，结合申请者前期研究结果（Xu H,et al.Nat Immunol 2012）提出EIT通过抑制Notch信号系统上调：一方面降低巨噬细胞分泌促炎因子IL-6、TNFα，改善胰岛素抵抗；另一方面，减轻胰岛β细胞去分化，改善β细胞功能；共同诱导病情缓解。课题拟在db/db小鼠模型上观察EIT在上述两种靶组织中对Notch信号通路表达的影响。同时，我们将利用前期研究中掌握的技术，繁育RBP-J flox/flox:cre小鼠，进一步在Rbpj基因敲除小鼠模型中，验证上述假说，为探讨EIT的作用靶点、提高疾病缓解率提供新思路。

Notch信号系统是调控胰腺内分泌细胞定向分化、增殖的主要分子通路，成熟胰岛β细胞表达丰度降低。近年来的研究发现，胰岛β细胞去分化是除凋亡之外另一导致糖尿病发生的关键机制。因此，诱导去分化的胰岛β细胞再分化为成熟β细胞成为延缓甚至逆转糖尿病发生发展的重要研究方向。..本研究旨在探讨胰岛β细胞去分化与Notch信号系统表达水平变化的关系。研究采用高脂饮食诱导的肥胖并轻度高血糖的小鼠作为实验模型，观察到胰岛β细胞Ngn3+表达上调，提示即使在糖尿病发生早期，胰岛β细胞已出现去分化伴Notch1通路上调，伴胰岛β细胞质量显著增加。同时，体外研究提示饱和脂肪酸棕榈酸能同时促进胰岛β细胞凋亡和增殖。我们进一步使用Notch信号通路抑制剂干预空腹高血糖已自发缓解的糖尿病小鼠，糖耐量进一步得到显著改善。上述数据提示Notch信号系统在胰岛β细胞功能代偿中的作用是双向的，其上调促进细胞增殖，下调则促进成熟胰岛β细胞表型，即胰岛素合成分泌的功能增加，糖代谢改善。..此外，本研究首次观察到高脂饮食诱导肥胖小鼠的空腹血糖呈动态变化，为建立能反应糖尿病自然病程中胰岛β细胞功能代偿至失代偿的动物模型提供了依据。这一表型存在性别差异，伴随胰岛β细胞转录谱分布变化的显著差异，在胰岛β细胞功能完全代偿的雌性小鼠，其胰岛Notch信号系统下调，与前述胰岛β细胞功能失代偿的雄性小鼠胰岛Notch1表达上调观察吻合。..本研究对理解Notch信号系统和胰岛β细胞去分化现象关系在早期糖尿病发生发展中的作用提供了新的证据，为诱导胰岛β细胞去分化后增殖研究提供了可能的靶点。