ATP敏感性钾通道的协同调节因子与胰岛素促分泌

Glucose increases ATP/ADP ratio in the islet β-cell, which closes the KATP channel and triggers insulin release. However, the results also depend on ATP synthesis function of the β-cell mitochondria. KATP channels may also be dependent on the coregulation of other ion channels. This study will focus on the basis of previous work on local ACE2-Ang(1-7)-Mas receptor and KCNHx of potassium channel of islets to increase intracellular Ca2+ and promote insulin secretion. We will test the hypotheses that: Ang(1-7) stimulates Mas receptor, improves mitochondrial function, increases ATP/ADP ratio, and promotes insulin secretion; KCNHx channel coregulates KATP channel to regulate the voltage-dependent calcium channel opening and insulin releasing. We will use ACE2 knock mice, or cell lines with high expressed ACE2, or Ang(1-7) intervention, to explore adjustment mechanism of ACE2-Ang(1-7)-Mas; We will then use zinc finger nucleases technique for targeted modification of the genome to conduct a fixed-point KCNHx missense mutation within the β-cell; We will also use digital sequencing technology on the possible mechanisms of β cells signaling. We expected that Mas and KCNHx may serve as new targets for the treatment of diabetes.

葡萄糖使胰岛β细胞内ATP/ADP 比值增加，KATP 通道关闭触发胰岛素的释放。然而，这也依赖于β细胞线粒体的ATP合成功能。KATP通道可能还依赖其它离子通道协同作用。本课题侧重在原有工作基础上研究胰岛局部ACE2-Ang(1-7)-Mas受体及KCNHx 钾通道协同KATP 促进细胞内Ca2+增加和胰岛素分泌。课题假设：Ang(1-7)激动Mas受体，改善线粒体功能、提高ATP/ADP 比值，促进胰岛素分泌；而KCNHx 协同KATP 调节电压依赖性的钙通道开放和胰岛素的释放。拟应用ACE2 敲除鼠，体外高表达ACE2、Ang(1-7)干预，探讨ACE2-Ang(1-7)-Mas 调节机制；应用锌指核酸酶技术进行基因组靶向修饰，在β细胞内模拟KCNHx的定点错义突变；结合数字化表达谱测序技术研究各信号通路对β 细胞作用的可能机制。Mas 和KCNHx有望作为糖尿药物治疗新靶点。

葡萄糖使胰岛β细胞内ATP/ADP 比值增加，KATP 通道关闭触发胰岛素的释放。然而，这也依赖于β细胞线粒体的ATP 合成功能。KATP 通道可能还依赖其它离子通道协同作用。侧重在原有工作基础上研究胰岛局部ACE2-Ang(1-7)-Mas 受体及KCNHx钾通道与胰岛素分泌。..1）大量临床研究证明，阻断肾素-血管紧张素系统（RAS）对于保护2型糖尿病患者胰岛β细胞功能有重要作用。近期，该系统的通过一个新的，由血管紧张素转换酶2（ACE2），血管紧张素（1-7）（Ang-（1-7）），与G蛋白偶联受体Mas组成的旁路轴（ACE2-Ang(1-7)-Mas 受体）受到重视。ACE2-Ang(1-7)-Mas 受体作为RAS的负调节轴。有趣的是，ACE2是严重急性呼吸综合症（SARS）冠状病毒的功能受体。我们发现在胰腺的内分泌组织ACE2表达提示SARS病毒可能会破坏胰岛细胞，引起急性胰岛素依赖型糖尿病。ACE2基因敲除小鼠显示出胰岛素分泌第一时相的选择性降低，以及随着年龄增长的糖耐量逐步下降。此外，我们发现RAS相关基因之间的相互作用，与糖尿病有关。最近，我们发现ACE2 / Ang-（1-7）/ MAS的RAS的轴可以防止氧化应激，增加胰岛β-细胞胰岛素分泌和改善胰岛素抵抗。ACE2 / Ang-（1-7）/ MAS轴可能在预防糖尿病中发挥重要作用，可能成为糖尿病治疗的新靶点。..2）胰岛素的分泌由ATP敏感钾通道（KATP）调节，该过程已经用于抗糖尿病药物的开发。目前，还不清楚其他钾通道是否与胰岛素分泌和糖尿病有关。本项目研究中，我们确定了杂合的钾离子通道KCNHx基因突变，是一个四代家庭，从新生儿低血糖和随后的高血糖和成年的青年发病型糖尿病（MODY）的原因。细胞实验结果表明，KCNHx表达和功能的抑制可以显著降低K+电流，提高β-细胞分泌胰岛素。基因敲除KCNHx小鼠可以模仿该家系的低血糖和随后的糖尿病的葡萄糖体内稳态。更重要的是，KCNHx受体阻滞剂能显著提高糖尿病患者的胰岛素分泌。总之，这些结果表明，KCNHx可以作为β-另一个重要的调节细胞胰岛素分泌的钾离子通道。