Pdx1基因组蛋白修饰对GH诱导的SGA大鼠β细胞功能的调控机制

出生时小于胎龄（SGA）者的胰岛β细胞数目和胰岛素分泌减少与成年期2型糖尿病的发生密切相关。异常Pdx1基因组蛋白修饰导致的基因沉默是制约胰岛功能的关键。前期研究发现，生长激素（GH）可以促进SGA者β细胞分泌，但胰岛素水平上升并不增加其胰岛素抵抗，机制尚不清楚。本研究利用原有的SGA大鼠模型模拟矮小SGA儿童的治疗，利用激光共聚焦、细胞分选、ChIP 等实验方法，从时间轴上研究Pdx1基因表达及其关键酶Set7/9和组蛋白去乙酰化酶（HDAC）水平变化对GH诱导的胰岛β细胞增殖及分泌的作用；体外TSA与大鼠β细胞株原代共培养，利用膜片钳、分子生物学等技术初探组蛋白修饰对Pdx1表达和GH诱导的单个β细胞分泌的调控作用。本研究主要发现：（1）GH干预能提高SGA大鼠Pdx1 mRNA表达及蛋白含量，且作用持续至成年期。SGA组大鼠SET7/9蛋白水平显著低于AGA组（P<0.05），GH干预后SGA+GH组SET7/9蛋白含量增高，与SGA+NS组比较有显著性差异（P<0.05），成年时SGA+GH组仍高于SGA+NS组。提示：GH早期干预有利于SGA大鼠血糖调控，提高SGA大鼠胰岛素转录因子Pdx1表达，可能与组蛋白修饰有关。（2）SGA大鼠胰岛β细胞电生理特性研究发现，宫内不良营养对SGA大鼠胰岛β细胞胰岛素分泌的影响生后持续存在，随时间推移，有受损加重趋势。钙通道电流在儿童期后恢复正常，但钙通道动力学特性仍发生明显变化。提示：β细胞膜上钙通道动力学特性的变化可能是宫内营养不良导致成年后SGA大鼠胰岛β细胞分泌功能下降的一个重要原因。（3）胰岛β细胞电生理特性研究还发现，提高胞内ATP能增强钠通道的活性，这可能是在血糖浓度增加时，钠离子通道在调节β细胞兴奋性和胰岛素释放中发挥重要作用的机制。谷氨酸增加了胞内钙和含胰岛素颗粒的数量，导致去极化诱导胞外分泌和高葡萄糖刺激胰岛素释放的增加。然而谷氨酸直接使β细胞去极化，同样它也诱导了巨大的KATP依赖通道的去极化。谷氨酸减少了KATP的电导，增加了电压振荡。我们的实验发现了一个AMPARs参与胰岛素释放的新机制；揭示了停止治疗后的SGA大鼠胰岛β细胞功能的演变趋势，初步研究了调控GH诱导的SGA大鼠β细胞功能的Pdx1基因表观修饰机制，为糖尿病防治靶点研究提供新的思路。