INGAP在糖尿病胰岛β细胞损伤中的保护作用及药理机制研究

The dysfunction of pancreatic β-cells is crucial in the development of type 1 and 2 diabetes. Thus, improvement of β-cell function could be important in the research of anti-diabetic drugs. Islets neogenesis associated protein (INGAP) is a member of the Reg protein family, which could promote neogenesis of islets and improve glucose profile in diabetes. Although INGAP peptide and its derivatives had been developed into clinical research, the underlying mechanism of the anti-diabetic effect is not fully understood. In our preliminary study, it was found that INGAP could not only induce islet neogenesis, but also improve β-cell replication and insulin secretion. Meanwhile, INGAP protects pancreatic β-cells from dysfunction in both in vivo and in vitro models. Therefore, islet neogenesis could be not the only mechanism involved in the effect of INGAP on diabetes. In this study, we would further investigate the possible direct role of INGAP on pancreatic β-cells. And molecular, cellular and animal experiment are designed to explore the underlying mechanism of the biological effect of INGAP. This study would provide novel evidences to the pharmacological mechanisms of INGAP on diabetic pancreatic β-cells, which could improve the research and development of novel anti-diabetic drugs based on INGAP and its derivatives.

胰岛β细胞损伤是1型及2型糖尿病发生发展过程中的关键因素，保护胰岛β细胞，改善胰岛素分泌在抗糖尿病药物研发中非常重要。胰岛新生蛋白（INGAP）是Reg蛋白家族成员之一，能够促进胰岛新生，改善糖尿病血糖控制。INGAP多肽及其衍生物现已进入抗糖尿病药物临床研究，但其药理机制仍未完全清楚。本课题前期工作中发现，除促胰岛新生作用外，INGAP还能够减少细胞因子诱导的胰岛β细胞损伤，增加胰岛素分泌。进一步研究证实INGAP能够与膜受体EXTL3结合，促进硫酸乙酰肝素合成。因此，促胰岛新生可能并非INGAP改善糖尿病血糖控制的唯一机制。我们拟进一步通过分子、细胞及动物实验，研究INGAP与受体结合模式及下游信号转导的具体通路，并利用基因干扰技术等方法，深入探讨INGAP保护β细胞的药理机制。本课题将为INGAP的作用机制提供新的研究思路，并为基于INGAP的新型抗糖尿病药物研发提供新的理论依据。

胰岛β细胞损伤是糖尿病的发生发展过程中的关键因素，临床上仍缺乏改善糖尿病患者胰岛β细胞功能的直接手段。胰岛新生蛋白INGAP应用于糖尿病治疗被寄予极大希望，但INGAP的具体作用靶标及信号调控途径却仍未清楚。项目前期发现，促胰岛新生作用可能并不是INGAP类药物发挥抗糖尿病药效的唯一原因，且INGAP的相关受体及其下游信号转导通路均无明确分子机制研究。本项目基于前期结果，利用结构改良的INGAP类多肽HTD4010，在动物和细胞水平对HTD4010在胰岛β细胞中的作用机制开展深入研究。.动物实验发现，HTD4010长期给药能够诱导正常小鼠胰岛新生，但新生小胰岛占胰岛总体量比例较低，并未向正常大胰岛转变。而在链脲佐菌素（Streptozotocin, STZ）诱导的糖尿病小鼠模型中，HTD4010改善糖尿病小鼠症状，减少胰岛β细胞凋亡，促进增殖，显著增强了胰岛素分泌功能。体外实验证实，HTD4010促进MIN6胰岛β细胞及原代培养胰岛的增殖，抵抗炎症因子诱导的细胞凋亡，与STZ模型的体内结果一致。磷酸化修饰定量组学分析发现，HTD4010短期处理的MIN6细胞中，大量增殖相关蛋白磷酸化水平发生上调，细胞周期蛋白Cdk1可能是其重要的最终执行蛋白。KEGG分析发现，GPCR-Gq-PLC-PKC-RAF-MEK-ERK信号通路可能对HTD4010促进的增殖及新生具有重要作用。.本项目的顺利实施提供了INGAP类药物新的抗糖尿病药理机制及其潜在靶标与下游信号转导通路，为推动INGAP类多肽HTD4010作为抗糖尿病药物的研发进程提供理论依据。