葡萄糖6磷酸脱氢酶对糖尿病胰岛β细胞功能和凋亡的作用与机制研究

葡萄糖6磷酸脱氢酶（Glucose 6-phosphate dehydrogenase, G6PD）是磷酸戊糖通路的限速酶，其主要产物是烟酰胺腺嘌呤二核苷磷酸（NADPH）。NADPH是细胞内重要的还原剂，参与抗氧化系统的生化过程。前期研究发现，高糖能抑制G6PD表达并降低NADPH水平，引起氧化应激及细胞功能损害，提示G6PD是参与糖尿病氧化应激损害的重要蛋白之一。胰岛β细胞抗氧化能力明显低于其他组织，对氧化应激的损伤特别敏感。氧化应激是引起糖尿病β细胞功能异常和凋亡的主要原因之一，其详细机制有待研究。我们的前期工作发现，高糖下调β细胞中G6PD蛋白的表达，抑制G6PD则引起β细胞凋亡，G6PD缺陷小鼠的胰岛明显缩小并且存在糖耐量异常，据此，我们推测G6PD对糖尿病β细胞的功能和凋亡具有重要作用。本课题探讨高糖如何下调β细胞G6PD表达以及G6PD对β细胞功能和凋亡的作用与机制。

本项目自实施以来，总体进展顺利，至今发表标注该基金号的英文论文6篇，其中两篇为第一作者（Plos One 和Diabetologia），相关研究结果2次在国内学术会议上进行大会发言交流，培养硕士研究生2名（在读）及博士研究生1名（毕业）。.本项目重点探讨葡萄糖6磷酸脱氢酶（glucose 6-phosphate dehydrogenase, G6PD）在糖尿病胰岛beta细胞中的作用及其潜在的机制。既往的研究发现胰岛beta细胞对氧化应激的损害特别敏感，与其抗氧化酶的低表达有关，高糖导致胰岛beta细胞的氧化应激失衡，导致细胞功能障碍和凋亡增加，其机制不清。通过该课题的工作，我们在上述机制研究方面取得了一些结果，包括：（1）体内和体外模型证实高糖能下调beta细胞、内皮细胞G6PD表达，导致细胞NADPH合成减少，从而导致还原性谷胱甘肽减少、过氧化氢酶活性降低，引起ROS堆积，引起细胞凋亡与功能异常，提示G6PD在抗氧化系统中具有重要的调控作用；（2）在高糖的培养条件下，利用腺病毒过表达G6PD则可以明显提高细胞的抗氧化能力，减轻高糖对细胞功能与生存的损害，提示G6PD可以作为保护胰岛beta细胞的研发靶点；（3）高糖下调G6PD表达的机制与升高细胞内cAMP和PKA活性，从而升高CREM的表达有关，PKA是介导高糖下调G6PD表达的主要机制；（4）为探索结果的临床价值，检测了43名2型糖尿病患者空腹状态下红细胞中G6PD的活性，发现G6PD活性与空腹胰岛素（γ=0.49，p=0.001）及餐后2小时胰岛素（γ=0.475，p=0.001）水平均呈正相关，红细胞中的G6PD活性越高，其空腹及餐后胰岛素水平越高，提示G6PD还可能与人的胰岛功能相关，为细胞与动物实验取得成果向临床的转化提供了基础。 .韩国的 Lee JW等在杂志“Endocrinology”[2011，152（3）:793]上发表论文“G6PD up-regulation promotes pancreatic beta-cell dysfunction”，该论文也着重探讨了G6PD对胰岛beta细胞的功能及生存的影响。该研究的结果和结论与本课题的假设及已经取得的结果不一致，考虑与使用不同的细胞及动物模型有关。为解决这一矛盾，必须在今后的课题中构建胰岛beta细胞特异的G6PD敲除和过表达的动物模型