五味子甲素通过DNAse I干预2型糖尿病胰岛β细胞凋亡的分子机制研究

Hyperglycemia is a risk factor of islet βcell apoptosis, however, the mechanism is still unclear. In the former experiment, we had found that the DNase I activity was increased dramatically both in the serum and tissues. In additional, this changes were further confirmed by animal experiments. Based on these results, we had speculated that DNase I, Ca2 + may play a vital role in the process of diabetes. Nowadays, it has been verified that use Chinese Herbs to prevent diabetes progress is a quite useful method. Also our team had showed that Schizandrin A can promote the beta cell proliferation, but the specific mechanism is still not clear. Therefore, we are planning to explore the relationship between DNase I and intracellular calcium ion concentration. We would use spontaneous diabetic mice to study the mechanism of the protection of Schizandrin A on the beta cell apoptosis. Meantime, we will use a high glucose cell model to confirm the in vivo study results and also use knock down and over expression method to discuss the intervention mechanism of beta cell apoptosis. Through our study, we hope we can supply an evidence for the clinical use of Schisandra chinensis.

糖尿病长期高血糖可以导致胰岛β细胞凋亡，最终引起胰腺损伤。然而高血糖引起的胰岛β细胞凋亡机制仍不明确。课题组前期研究发现：2型糖尿病患者血清和胰腺组织中DNase I活性出现显著升高，且通过动物实验进一步证实DNase I的表达水平与胰腺组织的损伤程度和血清中钙离子浓度密切相关，由此推断DNase I，Ca2+可能在糖尿病发病过程中起到一定的作用。利用中药干预糖尿病发病进程是目前2型糖尿病研究热点，而课题组既往研究也发现五味子甲素可以明显促进β细胞增殖，但其具体机制仍不明确。因此本项目拟以DNase I和细胞内钙离子浓度的关系为切入点，探讨五味子甲素对自发性糖尿病小鼠β细胞凋亡的保护机制。同时采用高糖培养的细胞模型，分别对胰岛细胞内DNase I敲降和过表达，观察五味子甲素对钙离子通道的调控作用，进而对β细胞凋亡的干预机制进行探讨。最终明确五味子甲素的作用靶点，为其防治糖尿病提供依据。

近年来糖尿病的发病率在全球迅速上升，严重危害人类健康。2020年发表在BMJ上的一项研究结果显示，在我国成年人糖尿病患病率高达12.8%，患病人数达1.298。糖尿病已经成为影响我国人民生活质量最重要的疾病之一，因此防治糖尿病刻不容缓。中药的特色和优势在于多成分、多靶点、整合调节，这使中药在治疗疑难杂症方面表现出西药所无法比拟的优势。基于祖国医学长期临床实践经验，申请人通过体内体外实验研究了五味子甲素对高血糖所引起的胰岛β细胞凋亡的保护作用。. 通过体内研究显示，在STZ诱导的2型糖尿病大鼠模型中，胰岛细胞发生显著固缩，胰岛素的分泌极显著的减少，而胰高血糖素的分泌则出现显著增加，而五味子甲素具有一定保护胰岛细胞的作用。进一步通过体外研究显示，高糖培养胰岛细胞48h后和Control组对比，高糖可以增加细胞中 DNase I、Bax、caspase-3和CABP4蛋白的表达水平，bcl-2表达降低；和高糖组相较，药物五味子甲素处理后可降低DNase I、Bax、caspase-3和CABP4蛋白的表达水平；转染DNase I-siRNA后，较高糖组相较也可降低以上蛋白的表达水平，同时使用五味子甲素处理可明显降低蛋白的表达；流式细胞仪检测显示高糖可以导致细胞凋亡率（32.3%）升高；五味子甲素药物处理和转染DNase I-siRNA均可降低高糖引起凋亡率的增加，分别为20.4%和16.6%；转染同时使用药物可明显降低凋亡率（11.8%）的上升；通过细胞周期分析我们发现，高糖刺激可以导致细胞阻滞在G0/G1期；五味子甲素药物处理和敲减DNase I均可促进细胞周期从G0/G1期向S期分化；使处于S期的细胞数量增多，敲减DNase I并用药物处理可明显缓减高糖引起的细胞阻滞作用，对细胞的增殖促进作用；细胞膜电位检测显示，高糖处理后相较于对照组细胞膜电位明显降低；五味子甲素药物处理和敲减DNase I分别处理都可降低高糖对细胞的损伤，使膜电位有所升高；同时敲减DNase I和使用药物后可明显使高糖引起的细胞损伤得到缓减，使膜电位恢复正常。. 基于项目研究结果，我们推测五味子甲素可能是通过干预DNase I 进而干预细胞表面膜电位从而发挥对胰岛细胞的保护作用。