链脲佐菌素致胰岛β细胞损伤的分子机制

【摘要】： 第一部分链脲佐菌素致糖尿病猴胰腺组织差异表达基因功能分析及初步验证 目的应用寡核苷酸微阵列杂交技术筛选链脲佐菌素(STZ)致糖尿病猴胰腺组织差异表达基因，初步讨论它们在β细胞损伤中的可能作用。方法一次性给予猕猴大剂量STZ建立1型糖尿病动物模型，应用寡核苷酸基因芯片与猴胰腺组织cRNA进行杂交，筛选差异表达基因并进行功能分类，对涉及β细胞凋亡、代谢或功能维持至关的基因进行分析。应用RT-PCR方法对部分差异表达基因进行初步验证。结果糖尿病猴与正常猴胰腺组织相比，共筛选到差异表达基因425个，包括上调基因223个和下调基因202个。已知差异表达基因中，与蛋白合成、生长和基因转录、信号转导及代谢相关的基因数量较多。结论JAK／STAT／SOCS信号转导途径、内质网应激可能在STZ致糖尿病β细胞凋亡或功能损伤过程中起重要作用。GH-IGF-IGFBP轴及其它生长因子可能与损伤后的β细胞增殖有关。代谢紊乱进一步影响了β细胞功能。 第二部分尼克酰胺-N-甲基转移酶在链脲佐菌素致糖尿病猴及2型糖尿病人胰岛及胰岛素靶组织中的差异表达及意义 目的明确尼克酰胺-N-甲基转移酶(NNMT)在链脲佐菌素(STZ)致糖尿病猴及2型糖尿病人胰腺中较正常对照的差异表达并定位；观察NNMT在2型糖尿病人胰岛素靶组织中的表达差异。方法半定量RT-PCR及Western印迹法验证NNMT在STZ致糖尿病猴及2型糖尿病人胰腺组织及胰岛素靶组织中差异；应用免疫组化技术观察NNMT在胰腺内外分泌细胞的表达情况。结果NNMT在正常猴胰腺中仅有微弱表达，但在STZ致糖尿病猴胰腺中其mRNA及蛋白水平均明显上调。免疫组化结果显示该差异表达主要表现在胰岛β细胞分布区。但在2型糖尿病人胰腺内外分泌腺中均没有差异表达。2型糖尿病人骨骼肌及脂肪组织也表达增高。结论NNMT在不同类型糖尿病中的表达调控特征表明，NNMT很可能通过对细胞能量生成的调节作用参与了1型糖尿病的β细胞损伤及2型糖尿病的胰岛素抵抗过程。 第三部分STZ致β-TC3细胞凋亡及对凋亡相关因子的表达调控 目的观察链脲佐菌素(STZ)致β细胞凋亡作用、形态学变化及对凋亡相关因子的基因表达调控。方法(1)镜下观察不同浓度STZ作用β-TC3细胞株的形态变化。流式细胞仪检测低浓度STZ对该细胞的促凋亡情况及caspase-3活性改变。(2)应用寡核苷酸功能基因芯片筛查2.5mmol／L STZ导致的β-TC3细胞中凋亡相关因子的差异表达并进行功能分析。(3)Real-time PCR证实Bcl-2家族成员的差异表达。结果(1)β-TC3细胞在不同浓度STZ作用6小时后，随剂量增加细胞形态逐渐发生改变，出现细胞萎缩、细胞突起变钝、核浓缩等表现。(2) 2.5mmol／L STZ处理细胞24小时时的早期凋亡率(16.51％±4.51％)较对照组(7.53％±2.43％)明显增加(P＜0.05)，caspase-3活性(0.406±0.056)较对照组(0.191±0.025)明显增加(P＜0.01)。(3) 2.5mmol／L STZ作用β-TC3细胞24小时后，有24个凋亡相关因子出现差异表达，其中5个下调，19个上调。这些差异表达基因包括caspase家族、Bcl-2家族、TNF受体家族、IAP家族、TRAF家族、死亡域家族、CIDE家族及p53家族中的部分成员。(4) Real-timePCR结果证实Bcl2家族成员Bax、Bad及Bok在STZ处理的β-TC3细胞中上调表达。结论较低浓度STZ即可诱导体外β细胞凋亡，而提高浓度可明显加重凋亡。STZ可以直接或间接激活两条主要凋亡途径诱导β细胞凋亡。