APPL1介导的信号传递在糖尿病胰岛β细胞死亡中作用的研究

胰岛β细胞功能障碍不能代偿外周胰岛素抵抗是2型糖尿病的重要特征。然而，外周胰岛素抵抗如何影响β细胞功能的机理还不清。本课题目的是探讨在胰岛素抵抗发生环境下，胰岛β 细胞差异表达蛋白－APPL1对胰岛β细胞功能的影响。首先，我们以肥胖胰岛素抵抗小鼠（高脂喂养小鼠，db/db小鼠），APPL1敲除小鼠，及APPL1敲减和过表达胰岛β细胞为研究对象，利用高葡萄糖钳夹技术评估在体胰岛 β细胞功能。结果发现APPL1在胰岛β细胞中高度表达。在高脂喂养肥胖小鼠及db/db糖尿病小鼠胰岛细胞中，其表达量明显低于对照组小鼠；用高浓度葡萄糖、脂肪酸或炎症因子处理胰岛细胞系（INS-1）48h后，β细胞的APPL1表达也显著下降。敲除APPL1的小鼠表现为糖耐量异常，高葡萄糖钳夹实验显示KO鼠1相和2相胰岛素分泌明显降低。体外培养分离APPL1敲除小鼠胰岛细胞、或敲减 APPL1的INS-1细胞，发现其葡萄糖刺激胰岛素的分泌也明显低于对照胰岛或INS-1细胞。相反，INS-1细胞过表达APPL1后，其葡萄糖刺激的胰岛素分泌显著增加。并且可以显著降低高浓度葡萄糖和炎症因子所导致的细胞凋亡，并恢复胰岛β细胞的胰岛素分泌。利用RT-PCR技术发现参与线粒体生物合成的基因（Tfam 和PGC-1α）mRNA表达在APPL1敲减的INS-1细胞中明显下降。同时其线粒体氧耗量和ATP产生也较对照组减少。通过Western blot 技术发现APPL1对胰岛β细胞的作用部分是通过AMPK通路介导。其次，APPL2和APPL1同属APPL家族蛋白，两者蛋白在一级序列上有54％的同源性。我们也对APPL2在中国人中基因变异与肥胖和2型糖尿病的相关性进行了研究。结果发现，APPL2基因变异与正常糖耐量人超重和肥胖相关。总之，我们的研究结果表明，胰岛细胞内APPL1蛋白表达与小鼠整体胰岛素敏感性相关。其在保护胰岛β细胞和调节细胞功能中起重要作用，APPL1可能是胰岛β细胞中重要调节因子。我们的发现对于探明2型糖尿病的发病机理和开发胰岛β细胞治疗靶点提供理论基础。