学位论文 > 优秀研究生学位论文题录展示

细胞内不同氧化还原因子调节胰岛功能的信号通路及生理机制

作　者: 王鑫慧
导　师: 王小宁
学　校: 华南理工大学
专　业: 微生物学
关键词: 糖尿病氧化还原稳态平衡葡萄糖刺激的胰岛素分泌抗氧化应答元件通路 Wnt通路
分类号: R587.1
类　型: 博士论文
年　份: 2013年
下　载: 20次
引　用: 0次
阅　读: 论文下载

内容摘要

胰岛β细胞的胰岛素分泌过程收到了细胞内氧化还原状态的严格调控。作为有氧生物的“特权”，氧化还原调节也对胰岛β细胞中葡萄糖刺激的胰岛素分泌（GSIS）这一生理过程具有重要作用。因此，胰岛所具有的相对较低的抗氧化酶表达量（相比于肝脏，胰岛仅含约2%的Gpx1和29%的SOD1酶活）不仅使其更易受到氧化损伤，更提供了一个必要的代谢环境，使它们对由活性氧（ROS）介导的GSIS调节信号更为敏感。最可能的是，为了适应复杂的代谢环境，生物体进化出了针对不同抗氧化酶和化合物的各种特有信号通路，以精确调控胰岛素的分泌。实际上，基因敲除或过表达各种抗氧化酶的动物模型产生了具有不同病理表型特征的糖尿病。这反映了肌体对不同应激状态下的血糖稳态平衡具有不同的应答调节机制。过表达SOD1增强了小鼠对链脲霉素（STZ）诱导的糖尿病的抗性，而过表达Gpx1却诱导了2型糖尿病样症状。过表达Gpx1增加了胰岛β细胞中的胰岛素含量、线粒体膜电势以及GSIS，而Gpx1敲除（GKO）小鼠则对其胰岛β细胞产生了相反的作用。虽然在将Gpx1和SOD1（SKO）分别敲除或将两种酶同时敲除（dKO）后对小鼠的GSIS造成了类似的损伤，但Gpx模拟酶Ebselen、SOD模拟酶CuDIPs和Gpx1活性中心微量元素硒对这些基因敲除小鼠GSIS的挽救效果以及它们所激活的信号通路却各不相同。已有大量证据显示了丙二醛（MDA）与糖尿病的不同病理阶段之间具有相关性。传统上认为MDA具有非特异性的化学反应活性。然而，作为一种相对稳定、不带电荷并能自由扩散的小分子，MDA具有了作为生物信号分子的基本条件。因此，我们主要致力于研究不同抗氧化酶、模拟酶和应激诱导物对胰岛β细胞GSIS过程的影响以及各自所诱导的特有信号通路。通过采用GSIS的挽救实验、基因组启动子预测、生物信息学分析、荧光定量PCR以及RNA干扰等方法，进一步加深了我们对胰岛素分泌调节机理的认识。实际上，Ebselen在所有四种基因型（WT、GKO、SKO和dKO）小鼠胰岛中都增强了在基础（2.8mM葡萄糖）及刺激（16.7mM葡萄糖）状态下的胰岛素分泌。这种效果与CuDIPs和硒对胰岛素分泌的影响不同。而对GKO小鼠的体内研究同样显示，腹腔注射Ebselen也增强了在葡萄糖刺激前（增强了95%）、刺激15min后（增强了1.2倍）及刺激30分钟后（增强了91%）的胰岛素分泌。同时，在葡萄糖刺激15、30和60min后的葡萄糖清除率也相应地被提高了17%、18%和21%（p <0.05）。这一挽救效果主要是通过调节PGC-1α并激活ARE和/或GR信号通路，进而改变GSIS的4种关键调节蛋白（GLUT2、GK、PDX1和UCP2）来完成的。而MDA对胰岛GSIS的调节则具有一种浓度依赖性的作用。低浓度（0.1和1μM）的MDA对GSIS没有显著影响。而在5和10μM的中等浓度MDA条件下，胰岛的GSIS分别被提高了69%和1.1倍（p <0.01）。然而，当进一步将MDA浓度提高到50μM后，胰岛GSIS却被抑制了24%（p <0.05）。而且，这一MDA对GSIS的调节作用主要是通过TCF7L2依赖性的Wnt信号通路来完成的。因此，我们的研究揭示了不同的抗氧化酶（或它们的模拟酶）和应激诱导物都对胰岛素的分泌具有各自不同的影响，并通过在胰岛中激活各种特异的信号通路来进行调节。临床上，应该基于个体不同的细胞应激状态和信号通路基因表达谱来采用特异性更强的靶向药物进行治疗。而针对各种胰岛素分泌紊乱疾病所制定的新的临床策略也应更加注重重建胰岛的氧化还原稳态以及信号通路的平衡。

全文目录

摘要  5-7
Abstract  7-11
主要英文缩略词表  11-15
第一章绪论  15-34
  1.1 糖尿病总述  15-16
  1.2 单基因糖尿病的启示  16-22
    1.2.1 新生儿糖尿病  19-21
    1.2.2 青少年发病型糖尿病  21-22
  1.3 多基因糖尿病  22-27
    1.3.1 二型糖尿病的遗传病学研究  22-25
    1.3.2 从啮齿动物糖尿病模型中获得的启示  25
    1.3.3 环境与生活方式因素  25-27
  1.4 单基因糖尿病与 2 型糖尿病的内在联系  27-28
  1.5 二型糖尿病与胰岛功能及β细胞总量之间的相关性  28-29
  1.6 胰岛素合成及分泌调节经典途径  29-31
  1.7 胰岛的氧化还原平衡状态  31-32
  1.8 抗氧化酶敲除小鼠模型  32-34
第二章 Gpx1 及其模拟酶 Ebselen 对胰岛素分泌的调节  34-68
  2.1 导言  34-38
  2.2 材料与方法  38-43
  2.3 结果  43-60
  2.4 讨论  60-68
第三章氧化应激相关因子在调节胰岛素分泌过程中的关系及作用  68-74
  3.1 导言  68-69
  3.2 材料与方法  69
  3.3 结果  69-71
  3.4 讨论  71-74
第四章 MDA 通过 Wnt 信号通路调节胰岛素的分泌  74-93
  4.1 导言  74-77
  4.2 材料与方法  77-78
  4.3 结果  78-88
  4.4 讨论  88-93
第五章 MDA 对胰岛细胞活性的影响  93-103
  5.1 导言  93-94
  5.2 材料与方法  94-96
  5.3 结果  96-102
  5.4 讨论  102-103
第六章结论与展望  103-105
参考文献  105-123
攻读博士学位期间取得的研究成果  123-124
致谢  124-125
附件  125

细胞内不同氧化还原因子调节胰岛功能的信号通路及生理机制

内容摘要

全文目录

相似论文