GLP-1保护胰岛β细胞凋亡的机制研究-MAPK信号系统的作用

Islet β cell apoptosis plays a critical role in the pathogenesis of diabetes mellitus. Although MAP kinase signal transduction pathway may participate in islet β cell apoptosis induced by various damage factors, such as inflammatory cytokines and oxidative stress and associate with protective role of glucagon like peptide-1 (GLP-1), the exact mechanism remains to be elucidated. Our previous work shows that ERK1/2 MAPK signal transduction pathway may have an important effect on glucose stimulated insulin secretion (GSIS) in β cells; pro-inflammatory cytokine IL-1β can impair GSIS in islet β cells by inhibiting ERK1/2 signal transduction pathway activation; GLP-1 receptor agonist can protect IL-1β induced islet β cell damage by restoring ERK1/2 activation. In the present study, we will elucidate the effect of pro-inflammatory cytokines and oxidative stress on various MAPK signal transduction pathway (ERK，p38，JNK pathway) and their cross interaction, investigate the molecular mechanism of GLP-1 against islet β cell apoptosis by manipulating MAPK signal transduction pathway . This study may be beneficial to further define the mechanism of β-cell apoptosis and find new therapeutic targets for diabetes mellitus prevention and management.

胰岛β细胞凋亡在糖尿病的发生、发展中发挥重要作用。丝裂原活化的蛋白激酶（MAPK）通路可能参与了致炎性细胞因子及氧化应激所致的胰岛β细胞凋亡，并在胰高糖素样肽1（GLP-1）保护胰岛β细胞凋亡中发挥重要作用，但具体机制尚不明确。课题组前期的研究发现：ERK1/2 MAPK在胰岛β细胞葡萄糖刺激下的胰岛素分泌（GSIS）中发挥重要作用；致炎性细胞因子IL-1β可通过抑制ERK1/2活化损伤β细胞GSIS；GLP-1受体激动剂可通过恢复ERK1/2的活化保护IL-1β所致的胰岛β细胞损伤。本项目在此基础上拟开展以下研究：探讨致炎性细胞因子，氧化应激对胰岛β细胞MAPK信号转导系统的影响、不同MAPK信号通路之间的调控机制以及阐明GLP-1通过调控MAPK信号系统发挥抗凋亡作用的分子机制。本研究有助于进一步阐明胰岛β细胞的凋亡机制，为糖尿病的防治提供新的干预靶点。

胰岛β细胞凋亡在糖尿病的发生、发展中发挥重要作用。丝裂原活化的蛋白激酶（MAPK）通路可能参与了致炎性细胞因子及氧化应激所致的胰岛β细胞凋亡，并在胰高糖素样肽1（GLP-1）保护胰岛β细胞凋亡中发挥重要作用，但具体机制尚不明确。在本课题中，我们利用原代培养的SD大鼠胰岛细胞团和小鼠的胰岛β细胞系min6细胞、βTC-6细胞，完成了以下内容：①探讨了致炎性细胞因子对胰岛β细胞功能及胰岛素基因表达的影响；②探讨了细胞外信号调节激酶1/2(ERK1/2)通路在胰岛β细胞胰岛素分泌功能中的作用；③探讨了GLP-1受体激动剂保护胰岛β细胞功能的作用与ERK1/2通路的关系；④探讨了ERK1/2、p38和JNK三条MAPK通路在胰岛β细胞胰岛素分泌功能中的作用。我们明确了①致炎性细胞因子IL-1β和IFN-γ对小鼠胰岛β细胞系βTC-6、min6细胞及原代大鼠胰岛的葡萄糖刺激下胰岛素分泌反应（GSIS）有抑制作用，且两者间存在协同效应；致炎性细胞因子对原代大鼠胰岛的葡萄糖刺激下胰岛素基因表达有抑制作用；②葡萄糖刺激可活化βTC-6细胞、min6细胞及原代大鼠胰岛内的ERK1/2通路，IL-1β可抑制葡萄糖刺激所致的βTC-6细胞、min6细胞内ERK1/2活化，从而抑制胰岛素分泌；③GLP-1受体激动剂Exendin-4对IL-1β所致的βTC-6、min6细胞的GSIS抑制有保护作用，机制与解除IL-1β所致的ERK1/2活化抑制有关；④min6细胞中葡萄糖刺激后三条MAPK通路的活化情况不同，IL-1β和GLP-1受体激动剂Exendin-4对三条MAPK通路的影响也各不相同，提示不同的MAPK通路在胰岛β细胞胰岛素分泌功能中的作用存在差异。我们的研究结果表明，致炎性细胞因子损伤胰岛β细胞的机制与细胞内MAPK信号通路有关，肠促胰素类药物对上述损伤因素的保护作用通过调控MAPK信号通路实现。不同的MAPK通路在胰岛β细胞胰岛素分泌功能中的作用存在差异，它们之间可能存在相互的调控机制，这些结果对于阐明胰岛β细胞的破坏机制及寻找新的干预靶点以保护糖尿病患者的胰岛β细胞功能具有重要的意义。