RNA氧化对胰β细胞的影响机制及在2型糖尿病中的诊断价值

Oxidative stress induced beta cell dysfunction and apoptosis are main pathological features in the development of type 2 diabetes mellitus and their specific mechanism have not been fully elucidated. RNA oxidative damage is an important part of oxidative stress induced damage of nucleic acid, which may affect the accuracy of protein expression and translation, changing the cell cycle and leading to cell death. Large cohort studies have demonstrated that the RNA oxidation marker 8-oxo-7,8-dihydroguanosine(8-oxoG) is an independent predictor of mortality in patients with type 2 diabetes, indicating that RNA oxidative damage may play an important role in the development of this disease. Our previous studies have also confirmed that RNA oxidation is an early phenomenon of type 2 diabetes. To find out the specific role of RNA oxidation in the development of type 2 diabetes, we intend to explore the effects of RNA oxidation on pancreatic beta cells in vitro and in vivo. We want to further investigate the relationship between increased RNA oxidation and β-cell dysfunction by population studies, proving that RNA oxidative damage marker 8-oxoGsn maybe new biomarkers for early prevention and treatment of diabetes.

氧化应激增强所致β细胞功能紊乱或凋亡是影响2型糖尿病发展的中心环节，具体机制尚未完全阐明。RNA氧化是氧化应激增强所致核酸损伤的重要一环，其会影响蛋白质的表达和翻译的准确性，改变细胞周期，导致细胞死亡。大型队列研究发现，尿中的RNA氧化标志物8氧化鸟苷（8-oxoG）是2型糖尿病死亡的独立预测指标，RNA氧化是影响2型糖尿病发展的危险因素，我们的前期也证实RNA氧化增加是2型糖尿病的早期现象。为了进一步探索RNA氧化在糖尿病发展中的具体作用，本研究拟利用细胞和动物模型探索RNA氧化增加对胰β细胞功能和活性的影响及作用机制，在此基础上通过人群研究分析RNA氧化增加与β细胞功能障碍的相关性，探讨血浆和尿液中8-oxoG作为2型糖尿病辅助诊断指标的临床意义，为2型糖尿病的防治提供新的生物学标志物。

为探索RNA氧化在2型糖尿病发展中的作用及分子机制，本项目以不同周龄雄性Goto-Kakizaki大鼠为模型，ID-LC MS/MS检测大鼠胰岛、血浆和尿液8-oxodGsn和8-oxoGsn含量发现，RNA氧化增高见于GK大鼠胰岛、血浆和尿液，出现早且与病程进展关联密切。研究进一步募集297名2型糖尿病患者、233名糖尿病前期志愿者、380名年龄和性别匹配的健康对照开展人群研究研究发现，RNA氧化增高见于2型糖尿病前期，与2型糖尿病发病危险因素关联密切。尿液8-oxoGsn可作为2型糖尿病早期防治的预警标志物。最后，本研究以INS-1细胞为模型，评估糖脂毒性对INS-1细胞RNA氧化的影响。以8-oxoGTP体外特异性诱导INS-1细胞RNA氧化，评估RNA氧化对细胞功能和活性的影响。结合定量蛋白组学和生物信息学分析探索RNA氧化对胰岛β细胞影响的分子机制。发现糖脂毒性诱发β细胞RNA氧化增加。RNA氧化可抑制β细胞胰岛素合成及细胞增殖，促进细胞凋亡。RNA氧化可通过减少MODY通路中的胰岛素合成关键转录因子表达，抑制蛋白激酶A信号通路和AMPK信号通路，激活自噬而促进2型糖尿病的发生发展。综合上述结果，本项目明确尿液RNA氧化标志物8-oxoGsn可作为2型糖尿病早期防治的预警指标，RNA氧化可作为调控β细胞功能和活性的新靶点，为2型糖尿病的早期防治提供新思路。受本项目资助，已发表论文1篇，待发表SCI论文2篇；带教及培养初级研究人员和硕士研究生各1名。项目投入直接费用32.0万元，间接费用6.4万元。累计支出项目直接经费共计31.6018万元。经费支出与预算基本相符，剩余直接费用0.3982万元，间接费用6.4万元。剩余经费将用于本项目研究后续支出。