TRB3参与脂毒性诱导胰岛β细胞凋亡的机制研究

Lipotoxicity-induced pancreatic β cell dysfunction is a critical component in the pathogenesis of type 2 diabetes, but the underlying molecular mechanisms remain to be elucidated. In our previous work, we established in vitro and in vivo models to mimic the pancreatic β cell apoptosis under high free fatty acid condition. Genes that related to lipotoxicity-induced β cell apoptosis were screened by microarray, and the candidate gene TRB3 was first confirmed to have an important role in lipotoxicity-induced β cell apoptosis by in vitro siRNA experiment. This study aims to detect TRB3 expression of pancreatic β cells in Wistar rats and spontaneously diabetic GK rats at different stage of diabetes, and then analysis its relation with serum lipids and pancreatic β cells apoptosis; We also want to investigate the role of TRB3 in lipotoxicity-induced apoptosis by using TRB3 stable knockdown INS-1 cells and our established TRB3 inducible INS-1 cells in vitro and in vivo, and elucidate its molecular mechanism. We hope this study can provide some valuable experimental evidence and therapeutic target for preventing and treating pancreatic β cell apoptosis in type 2 diabetes.

脂毒性导致的胰岛β细胞功能衰竭是2型糖尿病发病的一个重要环节，但相关分子机制还不十分清楚。本课题组前期通过建立体外和体内模型模拟胰岛β细胞在高游离脂肪酸情况下的凋亡，然后通过基因芯片差异筛选和体外基因沉默实验首次发现TRB3参与了脂毒性诱导的胰岛β细胞凋亡。本研究拟应用Wistar大鼠和自发性糖尿病GK大鼠，检测高脂饲料喂养条件下糖尿病不同阶段胰岛β细胞TRB3表达的差异，分析其与血脂浓度和β细胞凋亡的关系；应用稳定敲降TRB3的胰岛β细胞系和已建立的可诱导表达TRB3的胰岛β细胞系，在体内和体外分析TRB3的基因沉默或高表达对脂毒性诱导β细胞凋亡的影响，阐明TRB3介导脂毒性诱导β细胞凋亡的分子机制，为研究2型糖尿病胰岛β细胞功能衰竭的发病机制提供新的实验证据和潜在的干预靶点。

脂毒性导致的胰岛β 细胞功能衰竭是 2 型糖尿病发病的一个重要环节,但相关分子机制还不十分清楚。针对这一过程相关分子的干预可能遏制或延缓β细胞的凋亡，从而有助于延缓2型糖尿病的发生与发展。TRB3是一种应激相关蛋白，能够抑制AKT、阻断胰岛素信号通路，从而引起外周组织的胰岛素抵抗。在该项研究工作中，我们进一步阐明了TRB3在游离脂肪酸（FFA）诱导胰岛β细胞凋亡中的作用及相关分子机制。首先我们发现胰岛β细胞TRB3的表达能够被FFA所诱导，且这一过程伴随着β细胞凋亡的增加。利用Tet-on系统在β细胞中过表达TRB3能够加重FFA诱导的胰岛β细胞凋亡，而敲降TRB3能够减弱FFA诱导的胰岛β细胞凋亡。与此同时，我们创新性地建立了胰岛β细胞STZ-裸鼠肾包膜移植动物模型，在该模型中我们进一步证明了TRB3介导了FFA诱导的胰岛β细胞凋亡。分子机制研究发现，高脂情况下引起的内质网应急是诱导TRB3上调的关键因素，上调的TRB3能够引起PCKδ的活化及核转位，从而引起凋亡的发生。PKCδ核转位抑制剂能够在体外以及体内有效地阻断FFA引起的胰岛β细胞凋亡。总之这些结果证明了TRB3参与了脂毒性引起的胰岛β细胞凋亡。利用在该研究中建立的细胞模型以及体内动物模型，我们又进一步发现了糖尿病情况下介导胰岛β细胞凋亡的两个新基因Crest以及DRP-1. 以上这些工作加深了我们对糖尿病情况下胰岛β细胞凋亡分子机制的认识，为2型糖尿病的防治提供了新的靶点。