摘要
1型糖尿病(Type1 diabetes mellitus,T1DM),即青年发病型糖尿病,这主要是因为它常常在35岁以前发病,占糖尿病的10%以下.T1DM是依赖胰岛素治疗的,因此T1DM也称胰岛素依赖性糖尿病,即患者从发病开始就需使用胰岛素治疗,并且终身使用.原因在于T1DM患者体内被激活的巨噬细胞和T淋巴细胞分泌一些诸如白介素-1β(Interleukin-1β,IL-1β)、肿瘤坏死因子α(Tumor Necrosis Factor-alpha,TNF-α)等炎症因子,它们会攻击胰腺中的胰岛β细胞,从而破坏胰岛β细胞功能并阻碍胰岛素的分泌.在体内胰岛素绝对缺乏的情况下,就会引起血糖水平持续升高,出现糖尿病. FoxO是Forkhead蛋白家族的一个亚群,从蠕虫到人类均有表达.其中,插头转录调节因子FoxO1(forkhead transcription factors of the O class1)是FoxO亚家族中发现最早的转录因子,近年来FoxO1被广泛关注.它在机体的各类组织和细胞中都有表达,尤其在胰腺组织的胰岛β细胞中表达更为广泛.FoxO1主要通过转录调控和信号通路调节一些下游靶基因,从而调控糖尿病、肿瘤以及代谢疾病的发生.PI3K/Akt(PKB)信号通路能够调节转录调节因子FoxO1的磷酸化和乙酰化状态,使其穿梭于细胞核内外,并导致其转录活性的改变,从而影响FoxO1所调控的下游基因的表达,特别是NF-κB等炎症信号通路中的炎症因子IL-1β、TNF-α的表达.因此,FoxO1蛋白在胰岛素信号通路控制糖类代谢基因表达的机制中起重要作用. 为了研究FoxO1在T1DM中的作用机制,本实验采用多次小剂量 STZ(Multiple low dose-STZ,MLD-STZ)注射昆明白雄性小鼠的方法成功建立了T1DM小鼠模型,分别对注射第0、7、14、21和28天诱导成功的小鼠测量血糖水平,然后提取胰腺组织并在mRNA和蛋白水平检测FoxO1和炎症因子IL-1β及TNF-α的表达趋势,同时利用免疫荧光组织化学的方法检测蛋白FoxO1的表达情况.结果显示:MLD-STZ注射后,小鼠平均血糖水平从第0天到第28天呈现逐渐上升趋势,到第28天平均血糖水平已达到33.3±3.4mmol/l,而胰岛素水平则从第0天到第14天逐渐上升,21天后呈下降趋势,即在第14天出现胰岛素分泌水平最高峰,而FoxO1、IL-1β以及TNF-α的表达趋势则与胰岛素分泌水平趋势大致相同.经分析是由于FoxO1在氧化应激的作用下发生去非磷酸化和乙酰化作用并定位细胞核中,然后FoxO1通过与Sirt-1结合发生去乙酰化作用,其转录活性上调,进而它会上调NeuroD和MafA两种蛋白的表达,这两种蛋白又是胰岛素基因的上游分子,它们直接作用于胰岛素基因,能显著地上调INS编码基因Ins2的表达,在短时间内实现了胰岛素的大量分泌.而后,这种去乙酰化作用很快使FoxO1进行泛素化降解,降解后的FoxO1则无法发挥转录活性,这时NeuroD和MafA两种蛋白下调,继而Ins2的表达呈下调趋势,导致胰岛素分泌不足以及炎症因子表达量的下调.这说明了FoxO1作为IL-1β、TNF-α及胰岛素基因的上游因子发挥了重要的转录调控作用. 本实验结果表明,FoxO1在T1DM小鼠胰腺的胰岛细胞中作为上游分子,对下游的胰岛素基因和炎症因子基因具有一定的调控作用,从而引发糖尿病的发生.尽管T1DM的发病机制极其复杂,但FoxO1涉及的信号通路间接地参与了T1DM的发病过程.
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