硫酸脱氢表雄酮在胰岛β细胞中的作用及其机制的研究

Diabetes has becoming a worldwide epidemic in the general population. The prevalence of diabetes is up to 11.6% according to the data released in 2013 by the China Noncommunicable Disease Surveillance Group. However, the development of treatment is slow. The decreased insulin secretion and beta cell dysfunction, are the main characteristics of type 2 diabetes. and , There are few antidiabetic medications which increase insulin secretion, improve insulin sensitivity, and promote beta cell proliferation. In our previous study, we found that dehydroepiandrosterone sulfate (DHEAS) increased insulin secretion, improved the insulin sensitivity and restored the beta cells function.　However, the mechanism of it is still unknown. we hypothesize that: 1) the G protein coupled receptors (GPCRs) signaling pathways may mediate the short-term phase insulin secretion and beta cell proliferation, 2) pyruvic acid circulation path and its intermediate may be involved in the regulation of long phase insulin secretion. We aim to clarify the potential mechanism of DHEAS in the stimulation of insulin secretion and beta cell proliferation. We would be able to reveal the physiological function and mechanism of DHEAS and provide the possibility of DHEAS and its analogues in the clinical treatment in the future.

近年，我国糖尿病患病率显著增加，已达到了惊人的11.6%。 相对于糖尿病患者的激增，治疗手段的进展较为缓慢。β细胞功能减退和胰岛素分泌不足是导致糖尿病发生的主要原因。目前鲜有降糖药能同时满足促进胰岛素分泌、改善胰岛素敏感性和促进β细胞增生。幸运的是，我们课题组发现硫酸脱氢表雄酮（DHEAS）能促进β细胞分泌胰岛素、提高胰岛素敏感性和"修复"受损的β细胞。由于DHEAS作用机制未明等原因，限制了其临床使用。结合我们前期的研究工作，我们推测：1）G蛋白偶联受体(GPCRs)信号通路介导DHEAS短时相的胰岛素分泌,还参与β细胞的增殖；2）丙酮酸循环通路及葡萄糖代谢的中间产物参与长时相的促泌调节。我们拟通过本研究，阐明DHEAS促进胰岛素分泌和β细胞增殖的分子机制，以填补DHEAS在β细胞中作用机制的空白，有助于DHEAS或其小分子类似物走向临床，或以此为靶点研制新药。

我们课题组前期发现硫酸脱氢表雄酮（DHEAS）能促进β细胞分泌胰岛素和上调胰岛β细胞分化的相关基因。我们拟在本研究中探索DHEAS短时相促进胰岛素分泌的机制。我们发现使用有机阴离子转运体抑制剂Probenecid阻止DHEAS进入细胞后，DHEAS仍能发挥促泌作用，表明DHEAS经膜信号通路发挥作用。DHEAS刺激可以促进[35S]GTPγS与 G蛋白结合，而Gq/11抑制剂YM-254890完全抑制其结合，使用si-RNA同时沉默了Gq和G11基因后，胰岛素分泌显著减少。PLC抑制剂U73112可以完全阻断DHEAS的促泌效应和DHEAS刺激的PLCβ3磷酸化。进一步使用新霉素和PKC抑制剂部分抑制DHEAS的促泌效应，表明DHEAS通过Gq/11-PLC-IP3 / DAG-PKC信号途径促进胰岛素分泌。细胞外钙离子清除剂EGTA和LVDCC阻断剂Verapamil能够完全阻断，而使用内质网IP3受体阻断剂Xestospongin C只能部分阻断DHEAS的促泌效应，表明DHEAS的促泌效应主要依赖LVDCC介导的细胞外钙内流，而内质网钙释放只部分参与。再用KATP通道开放剂diazoxide和阻断剂tolbutamide证实KATP通道也参与DHEAS的促泌作用。DHEAS还可以增强L-丙酮酸、亮氨酸刺激的胰岛素分泌，增加ADP/ATP比值。表明 DHEAS的促泌效应经ADP/ATP比值/KATP通道/LVDCC通路介导。综前细胞学实验证实：DHEAS经Gq/11-PLC-IP3 / DAG信号途径，最后通过KATP/LVDCC通道增加β细胞急性相的GSIS。. 我们还发现DHEAS可以改善衰老小鼠胰岛素分泌的功能。随着衰老，老年鼠血浆DHEAS水平显著低于年轻小鼠，糖耐量也下降。经补充DHEAS后,老年小鼠循环DHEAS水平恢复后，胰岛素分泌增加，糖耐量显著改善。表明补足DHEAS可以缓解衰老相关的糖耐量受损。进一步通过老年STZ糖尿病小鼠模型移植胰岛和体外实验（原代胰岛和MIN6细胞株）证实，DHEAS呈葡萄糖依赖的促进急性相的胰岛素分泌。本课题的发现部分填补了DHEAS在β细胞中作用机制的空白，也为老年糖尿病的防治提供了新的策略和方法。