雌激素受体参与双酚A引起的胰岛素抵抗及机制

BPA is widely used as the base compound in the manufacture of polycarbonate plastics for daily living equipments. In humans, epidemiological evidence has associated BPA exposure in adults with higher risk of diabetes and obesity. However, the mechanisms are largely unknown. Therefore, in the present work,based on results of preliminary experiment-the increment of weight and insulin secretion induced by BPA, we hypothesis that the estrogen receptors might involve in BPA induced insulin resistance. Therefore,with the assay of the whole cell patch clamp, confocal microscope，gene knockout, cell transfection et al. We investigete the role of estrogen receptors- ERα, ERβ as well as GPR30 on insulin resistance induced by BPA. Moreover,we also explore the effects of ion channal such as Ca2+ and K+ channels on insulin secretion mediated by BPA and the relationships between estrogen receptors and ion channels, which was according to the effects of BPA on the ion channels. Furthermore, the correlations between BPA pre-exposure and insulin resistance is also discussed. In conclusion, the present work per se has its significance in prevention and will provide the new evidences for formation of insulin resistance mediated by BPA and may make a rational evaluation of the risks between BPA pre-exposure and diabetes formation.

双酚A(BPA)是一类人工合成具有拟雌激素作用的化合物，广泛存在于食品、饮料等日常生活品包装材料中。流行病学资料显示，BPA的暴露可能与肥胖、糖尿病等疾病存在显著关联，但其机制仍未明确。该项目以前期研究结果-BPA引起小鼠体重，胰岛素分泌增加的基础上，提出雌激素受体可能参与BPA引起胰岛素抵抗。通过将全细胞膜片钳，激光共聚焦，基因敲除，细胞转染等技术结合，从细胞，整体动物水平，观察雌激素受体ERα、ERβ及GPR30在BPA引起胰岛素抵抗中的可能作用。此外，以离子通道为切入点，探讨钙，钾离子通道在BPA作用下胰岛素分泌变化中的作用及与雌激素受体之间可能的关系,并探讨BPA母体暴露对子代胰岛素分泌的影响。因此，该课题可为阐述BPA对胰岛素抵抗的发生提供一定的参考依据和潜在的干预靶点，亦可为BPA的前期暴露与成年子代患2型糖尿提供关联评估，具有重要的预防意义。

双酚A（BPA）是环境中广泛存在的内分泌干扰物，主要存在于塑料制品中。流行病学研究显示BPA与2型糖尿病存在显著关联，但机制不明。该研究以成年及妊娠期小鼠建立BPA长期暴露模型，观察BPA在妊娠期，成年期小鼠暴露后，外周糖稳态及胰岛素抵抗情况。研究显示，妊娠期不同时间窗（P1-P6组，着床前期；P6-PND0组，胎儿期；PND0-PND21，哺乳期；P6-PND21，胎儿和哺乳期联合暴露）暴露BPA后，母鼠及子代小鼠糖稳态均产生不利影响。P6-PND0暴露组小鼠于3月至6月均出现糖代谢异常，且雄性小鼠较雌性小鼠更易受损伤，糖代谢异常持续至8月龄仍存在。围产期BPA暴露引起3月龄小鼠的β细胞团块显著增加，由细胞增殖、新生和凋亡状态共同改变所致。对于母鼠，围产期BPA暴露引起产后3月母鼠糖稳态异常，伴有β细胞胰岛素分泌能力降低及胰腺形态学改变。. 围产期BPA暴露对母鼠及子代小鼠脂代谢产生不利影响。对于3月龄雄性子代，P6-PND0，PND0-PND21和P6-PND21 BPA处理组均表现为血甘油三脂、胆固醇水平升高。对于产后3月母鼠，胎儿期和哺乳期BPA暴露引起血脂浓度升高。围产期BPA暴露引起脂肪组织增加，主要是由脂肪细胞的肥大引起。. 体外实验发现，G1、BPA和E2均能显著增加高糖刺激下胰岛素的分泌，促进胰岛胞内钙浓度升高；还可增加胰岛素的合成和含量，其中新型雌激素受体GPR30在BPA促进胰岛素的分泌过程中发挥重要作用。在小鼠胰岛β细胞上，应用Kv2.1特异性抑制剂GxTx-1E，通过全细胞膜片钳技术观察Kv2.1在胰腺β细胞膜上Kv电流中的比重；利用放射免疫、激光共聚焦测定高糖、低糖刺激下胰岛素分泌及胞内钙浓度的变化，发现Kv2.1为胰腺β细胞的Kv电流的主要成分；抑制Kv2.1后可促进高糖刺激下胰岛素分泌的增多；同时，抑制Kv2.1可引起胰岛胞内钙振荡幅度增加，频率加快。而BPA对胰腺β细胞Kv电流的大小无明显作用，对KATP表达亦无显著改变，提示BPA促进胰岛素分泌可能和钙离子活动相关。. 总之，BPA暴露可引起外周糖稳态，脂稳态破坏，促使胰岛素分泌增加，导致胰岛素抵抗，该过程可能和雌激素受体GPR30相关。因而该研究可为妊娠期BPA暴露导致子代胰岛素抵抗的风险窗口期提供了直接证据，亦可为BPA暴露的干预提供理论基础，具有重要的预防意义。