激活PPARβ/δ通过GPR40对2型糖尿病大鼠胰岛β细胞抗脂毒性凋亡及机制的研究

One of the key factors responsible for the development of type 2 diabetes is the free fatty acid-induced lipotoxic apoptosis of β cells. Looking for an effective therapeutic target which prevents β cells from lipotoxic apoptosis is a hotspot of diabetic investigation nowadays. We previously found that activated peroxisome proliferator-activated receptor (PPAR)β/δ can protect pancreatic β cells against lipotoxic apoptosis. Our previous experiments have confirmed that this mechanism can be mediated by raising expression of GLP-1R. FFA receptor (GPR40) can combine with long-chain saturated or unsaturated fatty acid, and make the role of anti-lipotoxic apoptosis. However, the underlying molecular mechanism remained unclear. Therefore, we intend to explore whether activated PPARβ/δ could improve impaired β-cell function and suppress lipotoxic apoptosis via regulation of GPR40 expression. This study adopts spontaneous developed type 2 diabetic rats (GK rat) and islet β-cell lines (INS-1E) to construct lipotoxic apoptosis model, carrying out the corresponding research. We try to provide a new approach for the prevention β-cells from lipotoxic apoptosis.

脂毒性凋亡是造成胰岛β细胞功能衰竭的重要机制之一，寻找有效的治疗靶点抗脂毒性凋亡从而防治β细胞功能衰竭是目前糖尿病的研究热点。我们新近发现激活过氧化物酶体增值物活化受体（PPAR）家族中的亚型PPARβ/δ可抗β细胞脂毒性凋亡，前期实验已经证实这种机制可通过上调GLP-1R介导。游离脂肪酸受体1（GPR40）可结合中长链饱和或不饱和脂肪酸，具有抗胰岛β细胞脂毒性凋亡的作用，但其确切机制尚不清。因此，我们拟深入探讨激活PPARβ/δ对活体胰岛功能的改善以及通过调节GPR40的表达介导β细胞抗脂毒性凋亡的机制。本项目采用自发性2型糖尿病大鼠和胰岛β细胞株INS-1E细胞建立脂毒性凋亡模型，开展相应研究，力图为抗β细胞凋亡防治2型糖尿病提供新的途径或靶点。

脂毒性凋亡是胰岛β细胞衰竭的重要机制之一，我们前期在细胞及离体胰岛水平的实验已证实，过氧化物酶体增殖物活化受体（PPAR）β/δ 激动剂GW501516可以抗胰岛β细胞脂毒性凋亡。研究表明G蛋白偶联受体40（G-protein coupled receptor 40，GPR40）即游离脂肪酸受体1（Free fatty acid receptor 1，FFAR1）参与调节胰岛β细胞脂毒性凋亡及胰岛β细胞功能。因此本研究旨在探讨PPARβ/δ激动剂改善2型糖尿病大鼠胰岛β细胞脂毒性凋亡及胰岛β细胞功能的作用，并初步探索GPR40在其中的作用，同时比较分析激活PPARβ/δ与激活PPARγ对2型糖尿病大鼠胰岛功能及脂毒性凋亡的作用是否相同，利用0.5mM棕榈酸（PA）处理大鼠胰岛β细胞瘤细胞（INS-1）建立脂毒性环境，并用GW501516在有或无GPR40 siRNA转染条件下处理上述细胞进一步研究其抗脂毒性凋亡的机制。本课题采用高脂饮食喂养自发性2型糖尿病大鼠（Goto-Kakizaki，GK大鼠）建立2型糖尿病脂毒性凋亡模型，分别使用PPARγ激动剂吡格列酮、PPARβ/δ激动剂GW501516干预高脂饮食喂养的GK大鼠。以口服葡萄糖耐量联合胰岛素释放试验、腹腔胰岛素耐量试验检测胰岛β细胞功能及胰岛素抵抗，取血测脂代谢指标（甘油三酯、游离脂肪酸、胆固醇、低密度脂蛋白、高密度脂蛋白）及糖化血红蛋白，取出胰腺组织采用TUNEL法联合胰岛素双标检测胰岛β细胞凋亡，免疫组化检测胰岛β细胞量，胰岛素GPR40免疫荧光双染检测GPR40表达水平。动物实验结果表明高脂饮食加重GK大鼠的胰岛β细胞功能减低以INSR30降低为主，低胰岛β细胞量，β细胞凋亡以及低GPR40，3mg/kg.d以及6mg/kg.d GW501516与吡格列酮均改善上述高脂饮食对GK大鼠的效应。而与吡格列酮相比，GW501516可减轻体重但对胰岛素抵抗无明显改善作用。细胞实验进一步证实GW501516通过上调GPR40 并激活Akt/Bcl-2/caspase-3途径改善棕榈酸所致脂毒性凋亡。因此本课题表明激活PPARβ/δ 可通过上调GPR40抗β细胞脂毒性凋亡并增加β细胞量，并进一步证实Akt/Bcl-2/caspase-3信号通路在其中的作用。