β细胞中小檗碱通过PTEN介导的Nrf2-ARE信号抗氧化应激损伤保护机制研究

Numbers of studies suggest that oxidative stress is one of the main mechanisms for beta cell damage and outbreak of Diabetes. The Nrf2-ARE signal pathway mediates the most important protective reaction under oxidative stress. Recently, from basic to clinical, it has been proved that the berberine can play a role in protecting β cell function from the oxidative stress injury. But it is unknow whether this process is also mediated by Nrf2. Besides, other reports proved that AMPK-PTEN could be an up-stream regulator to the Nrf2 pathway, which also not be testified in βcells. Our previous work shows that the protective effect of berberine may play its anti-oxidative stress effect through PTEN. Therefore based on the previous work and a solid references review,this study is taking the classic Chinese herb, berberine as a breakthrough point, and through the activation/blocking PTEN-Nrf2-ARE signaling pathway, trying to observe the function of berberine on both of downstream endogenous antioxidant enzymes expression and upstream signaling pathway regulation, to elucidate a clear relationship between berberine and Nrf2-ARE pathway. Further through the model of diabetic mice, we plan to investigate the protective effect and target molecules treated with berberine in vivo, and provide theoretical basis for developing new drugs βcells protection.

氧化应激损伤是引起β细胞功能下降并导致糖尿病主要病理机制之一，而Nrf2-ARE介导细胞内源性抗氧化反应是氧化应激的重要保护机制。大量研究证明小檗碱具有保护胰岛细胞氧化应激损伤作用。而其在β细胞中抗氧化应激是否通过Nrf2介导目前尚不清楚。研究表明AMPK介导的PTEN很可能是Nrf2-ARE信号通路的上游调控分子，但这一观点在β细胞中同样未得到证实。我们前期工作表明小檗碱可通过抑制PTEN发挥在β细胞中抗氧化应激保护作用。因此本课题拟在前期基础上以经典中药单方小檗碱为切入点，通过激活/阻断AMPK-PTEN-Nrf2-ARE通路关键分子，观察小檗碱对该通路上游信号分子、下游内源性抗氧化酶的转录和表达调控，明确小檗碱与PTEN及Nrf2-ARE通路关系；通过糖尿病小鼠模型检测小檗碱对β细胞保护效应，从分子水平探讨小檗碱体内效应靶分子，为小檗碱临床应用和开发新型β细胞保护药物提供理论依据。

胰岛β细胞功能进行性下降是糖尿病发病机制，氧化应激是其功能下降的重要机制之一。过去十年从基础到临床的大量研究都证明小檗碱具有降低血糖，调节血脂，改善胰岛素抵抗，抑制肠道葡萄糖吸收等多重功效，但其具体作用机制尚不明确。国外大量研究及我们前期工作均提示PTEN下调可以激活Akt-Nrf2-ARE所介导的细胞内源性抗氧化反应。另外，本课题组前期工作还提示：小檗碱可以通过抑制PTEN发挥其抗氧化应激的保护作用。因此，本课题拟在此基础上，利用糖尿病大鼠模型，以经典中药单方小檗碱为切入点，观察小檗碱对β细胞功能保护效应，进一步检测小檗碱对Nrf2-ARE通路上游信号分子、下游抗氧化酶的转录和表达调控，并且利用激活/阻断PTEN，明确小檗碱与PTEN，Nrf2-ARE通路的关系；研究结果显示1.PTEN能够抑制βTC6细胞的增殖;2.BBR能促进AMPK的表达，抑制PTEN及Nrf2的表达;3.PTEN可以促进βTC6细胞的凋亡，BBR能缓解βTC6细胞的凋亡;4.ROS及NT含量发现PTEN可以促进细胞的氧化应激过程及凋亡;5.PTEN对AMPK的表达无显著影响，对Nrf2具有负性调控作用，而BBR对;6.AMPK的表达具有激活作用，对PTEN及Nrf2的表达具有抑制作用;7.BBR能降低2型糖尿病小鼠的血糖水平，并有减轻炎症反应的作用。从而在蛋白水平探讨小檗碱体内效应靶分子，为开发新型抗氧化应激药物提供理论依据。