WFS1基因甲基化修饰在宫内发育迟缓大鼠胰岛功能损伤中的调控机制研究

宫内发育迟缓（IUGR）与2型糖尿病（T2DM）发病的关系愈发明确，但其发病机制尚不明了。已有文献表明，WFS1基因作为T2DM的高危基因，选择性定位于胰岛β细胞，其在IUGR大鼠发生胰岛功能减退时高表达。因此，研究WFS1转录调控尤为重要。本课题前期工作发现：与正常大鼠相比，IUGR大鼠胰岛体积减小、血胰岛素水平减少、糖耐量异常，同时WFS1表达增加，且WFS1呈显著去甲基化。提示IUGR大鼠WFS1基因甲基化修饰调控参与胰岛功能异常的过程。本课题拟以IUGR大鼠为研究模式，采用糖耐量实验、染色质免疫沉淀-测序（ChIP-Seq）、过表达DNA甲基转移酶（Dnmt1）等方法，研究WFS1基因的甲基化调控机制及对胰岛功能的影响，阐明IUGR所致胰岛功能损伤及T2DM的机制、为指导临床T2DM诊治提供理论依据。

研究背景：宫内发育迟缓（IUGR）与2型糖尿病（T2DM）的关系愈发明确，但发病机制不明，对其机制的探讨将益于寻找新的糖尿病干预治疗靶点。近来，RNA 组学和表观遗传改变在胚胎胰腺发育与糖尿病发病中的关系受到关注。WFS1作为T2DM的高危基因，可能通过转录调控，介导IUGR所致的胰岛功能损伤。研究内容：以IUGR大鼠雄性后代为模型，研究其新生、成年前期、成年期至远期（生后0、7、15、36周）胰岛发育及胰岛功能改变，同时检测WFS1基因甲基化水平及相关内质网应激因子、糖代谢因子的改变；在研究过程中，发现长非编码RNA（LncRNA）参与宫内发育迟缓胰岛功能损伤的发病过程，并分析筛选出2条长链：LncRNA TUG1、Meg3，继而对课题进行了适当调整。重要结果：1. 与正常大鼠相比，IUGR大鼠胰岛体积减小、血胰岛素水平减少、糖耐量异常；2. WFS1基因定位于胰岛B细胞，在IUGR新生鼠的表达降低，GRP78的表达在IUGR新生鼠升高。3. 随着大鼠出生天数的增加，WFS1/XBP1/ATF6/GRP78的表达有上升趋势；IUGR大鼠bip、chop等内质网应激蛋白表达增加。4.5氮杂胞苷处理β细胞系及IUGR大鼠胰岛后，WFS1表达有增加。5. BSP法检测小鼠WFS1基因的CpG岛区甲基化水平，发现IUGR组比对照组甲基化水平有所升高（1.6% vs 0.8%），但升高比例不明显。6. LncRNA TUG1在胰腺中高表达，在IUGR小鼠、2型糖尿病小鼠胰岛中显著性下调，干扰TUG1后促进细胞凋亡。LncRNA Meg3功能特点与TUG1相似，进一步机制研究显示：Meg3的下调使Rad21/Smc3/Sin3α表达增加，通过调节MafA 的表达，影响胰岛素的合成和分泌。关键数据：1. IUGR雄性后代胰岛体积减小、血胰岛素水平减少、糖耐量异常；2. IUGR大鼠WFS1表达降低，WFS1甲基化水平升高；3. LncRNA TUG1/Meg3在IUGR小鼠胰岛中表达显著性下调。可能通过Rad21/Smc3/ Sin3α的改变调节MafA 的表达，影响胰岛素的合成和分泌。科学意义：IUGR是介导T2DM胰岛功能损伤的重要因素；IUGR大鼠WFS1甲基化修饰参与胰岛功能异常的过程；长非编码RNA TUG1/Meg3参与IUGR介导T2DM胰岛功能损伤的过程。