Orexin/OX1R激动FOXO1/Atg7干预胰岛β细胞自噬的机制及其在胰岛功能缺陷中的意义

Functional defect of pancreas islet and insulin resistance are determinative factors in 2 type diabetes. The effect of autophagy on functional defect of pancreas islet is not clear. In this study, we have firstly identified the differential expression of orexin receptor 1 (OX1R) in pancreas islet in insulin-resistance rat model. The pancreas islet beta cell with high- expression or silence of OX1R and autophagy-related gene 7 (Atg7) will be cultivated. The effect of OX1R on cell secretion, autophagy, and PI3K-mTOR signal pathway in beta cell will be studied. The interaction mechanism between OX1R and FOXO1 will be Clarified. The downstream gene regulated with OX1R will be identified by cDNA array screening. The possible autophagy factors started the interaction between OX1R and FOXO1 will be try to find by autophagy gene chip technology and ChIP-on-chip technique. It will be elucidated that orexin/OX1R/FOXO1/Atg7 signal pathway, the function and mechanism of action of OX1R in autophagy in beta cell of pancreas islet, and explore the experimental treatment for function defects of islet β-cell.

胰岛功能缺陷与胰岛素抵抗(IR)为2型糖尿病发病的两个决定因素，但胰岛功能缺陷与胰岛β细胞自噬的关系尚不清楚。前期工作中，我们构建SD鼠IR动物模型，首次从IR鼠胰岛组织中鉴定出差异表达基因--增食欲素受体1（OX1R），并发现Orexin/OX1R与胰岛β细胞自噬相关。本项目将建立"高表达"或"沉默"OX1R和自噬相关基因Atg7的胰岛β细胞株，分析OX1R对胰岛β细胞分泌、自噬及PI3K-mTOR信号通路的影响，研究胰岛β细胞内OX1R/FOXO1因子的相互作用机制，观测Atg7特异性敲除小鼠胰岛内的OX1R和FOXO1功能特性，通过ChIP-on-chip技术和自噬基因芯片技术鉴定出启动OX1R与FOXO1蛋白相互作用的可能的细胞自噬因子，以期阐明在胰岛β细胞自噬中Orexin/OX1R激动FOXO1/Atg7的作用机制，可望为探索胰岛β细胞功能缺陷的治疗策略提供潜在的新靶点。

该项目围绕Orexin系统对胰岛β细胞功能缺陷（糖尿病、血脂异常症等）的调控机制及下游通路展开了系列研究。研究发现Orexin-A 激活OX1R，通过下游AKT信号通路干预INS-1细胞的自噬，调控细胞的增殖与凋亡，导致胰岛功能的缺陷；通过ERK1／2、JNK和p38MAPK信号转导途径增加GLUT4mRNA的表达和脂质的积累，进而影响细胞糖代谢、脂代谢，诱导胰岛素抵抗的发生；通过OX1R/PI3K/AKT信号通路调节肝细胞中FoxO1和mTORC1含量，从而影响葡萄糖代谢进而影响胰岛功能。通过干预PI3K/Akt/mTOR和HIF-1α信号通路；OX1R/ERK和AKT通路影响体外葡萄糖代谢；通过ERK通路诱导细胞自噬的发生。构建高表达SPARC质粒参与脂毒性诱导的胰岛功能缺陷，并可能成为调节胰岛功能的潜在目标。因此，研究完善了Orexin系统在胰岛β细胞中的作用，系统评估了OX1R/FOXO1/Atg7在胰岛β细胞自噬、凋亡、胰岛功能缺陷病理过程中的作用和相关分子机制，寻找出胰岛功能缺陷个体预测和早期诊断的分子标志，对糖尿病的发病和防治都是全新靶点。