蛋白激酶D2在胰岛素抵抗发生过程中的作用机制研究

Insulin resistance (IR) plays a major pathogenic role in development of metabolic syndrome and type 2 diabetes. IR usually occurs in skeletal muscle, liver and adipose tissue. Protein kinase D is a serine / threonine kinase, recent studies have found that p38 δ could decrease insulin secretion and increase β cell apoptosis through inhibition of PKD1 activation. About whether PKD2 is involved in IR and the onset of diabetes has not been reported. In an in vitro experiment, we found that insulin stimulation increases PKD2 phosphorylation. Through mRNA sequencing of rhesus monkey skeletal muscle and adipose tissue, we found that PKD2 mRNA was significantly decreased in IR rhesus monkey tissue compared with control, the protein level changed similarly. More interestingly, in early occurring IR rhesus monkey, we found a heterozygous mutation (stop codon gain) of the PKD2 gene, the mutation significantly reduced the expression of PKD2 protein. Indicating that the downregulation of PKD2 may participate in the IR development. In this study we will use cell line, PKD2 knock out mice and rhesus monkey IR model, to further investigate the mechanisms that how PKD2 involved in IR pathogenesis.

胰岛素抵抗（insulin resistance, IR）是代谢综合征和2型糖尿病发生的关键环节。多发生在骨骼肌、肝脏和脂肪组织。蛋白激酶D（protein kinase D，PKD）是一种丝氨酸/苏氨酸激酶。PKD功能研究多集中在PKD1,最近研究发现p38δ可通过抑制PKD1的激活降低胰岛素分泌和增加β细胞凋亡而促进糖尿病的发生。对于PKD2是否参与IR和糖尿病的发生未见报道。我们在细胞实验中发现，胰岛素刺激可以增加PKD2的磷酸化。在对IR恒河猴骨骼肌和脂肪组织进行mRNA深度测序时，发现PKD2 mRNA明显下调，蛋白水平变化一致。更有趣的是，在IR发生较早的恒河猴，我们发现了PKD2基因的杂合突变，这一突变大大降低了PKD2蛋白表达。说明PKD2的下调可能参与了IR的产生。本课题将进一步利用细胞、PKD2敲出小鼠和IR恒河猴模型，进一步研究PKD2在IR形成过程中的作用和作用机理

胰岛素抵抗是代谢综合征、2型糖尿病和心脑血管疾病等发生、发展的一个共同病理因素。胰岛素是由胰岛β细胞分泌的一种重要激素，它不但调节糖、脂和蛋白质代谢，而且参与调节基因的转录、细胞增殖、生长等重要生命过程。胰岛素抵抗在临床首先表现为高胰岛素血症及糖耐量受损。然而,目前对于高胰岛素血症的发生机制知之甚少。我们首次在恒河猴证实， PKD2基因功能缺失性突变能够导致高胰岛素血症,同时伴有进行性的糖耐量受损。我们发现在我们现有的59只恒河猴群体中，存在两个极高胰岛素血症恒河猴，且在这两只恒河猴中存在唯一共同的蛋白激酶D2的无义突变（PKD2 T-A），在其他57只个体中均不存在。PKD2 T-A突变导致此基因的表达在mRNA和蛋白水平均显著下调。更为重要的是，在繁殖实验中，该基因型和表型的关系在后代中也得到了验证，提示PKD2功能缺失性基因突变可能直接引起了高胰岛素血症。采用PKD2全身敲除的小鼠模型,我们进一步验证了以上结论。在体和分离胰岛的实验证明，PKD2敲除引起小鼠血液胰岛素水平以及葡萄糖刺激的胰岛素分泌比对照组明显增高。机理方面，我们发现PKD2基因缺失可使与胞吐作用相关的胞内钙离子浓度增加。因此，我们认为PKD2的缺失或表达异常是引起高胰岛素血症和诸多代谢性疾病的重要原因。以PKD2为靶点，进行临床新药的研制开发，将会给临床代谢综合征乃至其心血管并发症的治疗提供新的思路和途径。