过度表达谷氨酰转肽酶对小鼠胰岛素抵抗、胰岛β细胞功能的影响及机制探讨

大量临床研究提示谷氨酰转肽酶（GGT）与T2DM及其心血管并发症关系密切。GGT参与了细胞外还原型谷胱甘肽（GSH）的代谢，还可通过酶促外的作用激活NF-κb信号通路发挥生理作用，理论上讲GGT活性增加可能通过上述机制引发氧化应激状态改变，进而导致胰岛素抵抗及胰岛β细胞功能障碍。但在临床个体，GGT活性增加多伴血脂异常、脂肪肝、腹型肥胖、和某些生物活性分子或炎症因子如铁蛋白、CRP、ILs等的升高。这些因素均被认为是T2DM的危险因素，它们必然会掩饰或放大GGT与T2DM的固有联系。为此，本研究拟在控制这些危险因素的条件下，通过转基因技术单纯增加GGT活性，在活体及细胞水平，探讨GGT与其介导的GSH代谢等在胰岛素抵抗及胰岛β细胞功能障碍中所发挥的作用，为后续临床应用研究打下基础，为拓宽T2DM以及其心脑血管并发症的治疗提供理论依据。

本课题小组构建了C57BL/6小鼠GGT-cDNA表达载体，并采用尾静脉注射液压动态转基因技术，成功建立了GGT基因高表达小鼠模型。经一次注射，GGT活性升高可延续3周，经两次注射可延续6周。转染的GGT基因主要在肝脏表达，肾脏、骨骼肌、脂肪以及胰腺等组织内GGT活性变化不明显。转染成功后，血清、肝脏GGT活性增加、血清及肝脏GSSG及GSH水平较对照组显著下降。 .转基因3周后，雄性小鼠健康状态与对照组比较无明显变化。腹腔注射葡萄糖耐量实验（IPGTT）时各点血糖及血糖曲线下面积（AUC）在GGT及对照组间无显著差异。胰岛素耐量实验（ITT）时各点血糖水平以及血糖AUC无显著差异。.两次尾静脉注射使GGT活性升高延长至6周。IPGTT显示各组间各点血糖、血糖AUC无显著差异。ITT结果提示，GGT组各点血糖均低于对照组，其中 15min血糖显著低于pLIVE组；GGT组血糖AUC显著低于pLIVE组，但与Control组无显著差异。.对雌性小鼠的研究结果与雄性基本一致。GGT活性增加降低血清及肝脏GSSG水平，可降低胰腺GSSG、总抗氧化能力，并可致血清丙二醛水平有升高趋势，对SOD水平无影响；GGT活性增加3周可致IPGTT时30min血糖显著升高，可致ITT的15min血糖值显著下降，并使ITT血糖AUC有降低趋势。使用GGT抑制剂，可致这部分差异消失。.本研究小组尚通过共培养方法，研究了GGT活性增高对胰岛β细胞株（beta-TC-6）的影响。发现GGT活性增高可导致培养基中GSSG、GSH水平较对照组显著下降（P<0.05）。在高糖培养条件下，GSIS后胰岛素水平较对照组显著降低（P<0.05），无论是低糖还是高糖条件下，GSIS后GGT组胰岛素增幅较对照组显著下降（P<0.05）。.总结，以上数据提示，单纯GGT活性增加可降低抗氧化应激能力，有增加氧化应激的趋势，进而影响胰岛素分泌。本研究意外发现，GGT升高可改善特定条件下胰岛素敏感性，其确切机制尚待进一步研究。使用尾静脉液压动态转基因法，GGT活性升高持续时间短，这可能是本研究中糖代谢未出现显著变化的原因。反复注射可延长GGT表达，但多次注射可引起应激反应而干扰实验结果，因此，后期研究应选择长期稳定增加GGT活性的方法（如慢病毒载体），进一步观察GGT活性增加对糖代谢及胰岛素敏感性的长期影响。