胰高血糖素样肽1类似物调节胰岛素分泌细胞增殖和功能的细胞信号通路研究进展
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22
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胰岛紊分泌 、PKA*'Ser-6
J。GLPl
受体基因敲除大鼠胰岛素分泌细胞死亡率增加,高血糖症更
Bcl-2bCR.EB l
Bcl.x1 IRS2
l
上
p
TI
l Pdxl
Caspase 3
l
Pdxl
..!£=
胰岛翥基冈表达 胰岛素分泌 细胞ra亡
!巴.
细胞增殖
抑制;阁广
b.‘-.一-
胰岛索蔫纠表达
directly activated by cAMP,
交换蛋白(exchange
protein
EPAC)。13细胞中GLPl激活Ca2+信号通路和胰岛素释放就 是经由PKA和EPAC途径旧。7 J。PKA增加cAMP应答元件 结合蛋白(cAMP
response element
binding,CREB)的转录活
62769652
MAPK)一-lo]。被激活的Akt可以阻止叉头转录因子0l
(forkhead box Ol,Fox01)进入细胞核内,产生细胞核排斥,进
而解除Fox01对胰腺.十二指肠同源框1(pancreatic
duodenal
homeobox一1,Pdxl)和FoxA2的抑制作用。胰岛素分泌细胞特 异性的转录因子Pdxl能够调节影响胰岛素分泌细胞功能的 一些重要的基因的表达,如胰岛素、葡萄糖激酶和葡萄糖转 运子2。GLPI还可以通过上调抗凋亡蛋白板层素相关多肽2
merle G heterotri-
protein,Gs)相连,当GLPI与其受体结合后,激活腺
苷酸环化酶(adenylate cyclase,AC),引起胞内环腺苷酸(cy-
clic
AMP,cAMP)增加,cAMP进一步激活下游的效应蛋白包
kinase
括蛋白激酶A(protein
A,PKA)和直接被cAMP活化的
receptor substrate
性,上调胰岛素受体底物2(insulin
2,IRS2)
表达。但是也有研究显示,生理浓度的GLPI(1 pmol・L“) 刺激胰岛素分泌并未经cAMP依赖的PKA途径181。 另外,GLPI受体经由表皮生长因子B细胞素(B-cellu- lin)或基质金属蛋白酶9(matrix metalloproteinase-9,MMP-9) 反式激活表皮生长因子受体(epithelial
降解复合物中抑制了GSK313活性,从而抑制B联蛋白被磷 酸化后的泛肽化降解,导致B联蛋白在胞质内稳定地累积, 并使得细胞核内的B联蛋白大大增加,与含有DNA结合基 元蛋白(high
mobility group
box)的转录因子淋巴样增强因
enhancer binding factor 1/T cell
3B,GSK313)和泛素连接酶复合体E3的亚单位
repeat—containing proteins,
的症状【l¨。大量的遗传学和药理学实验表明,GLPl能反式 激活EGFR,依次激活P13K及其下游效应分子Akt和P38 MAPK,从而促进胰岛素分泌细胞的生长【12‘1引。2009年 Sumara等i141报道了P38B—PKD通路是调节胰岛素分泌活性 与胰岛素分泌细胞存活的关键信号传导通路,P388能催化 抑制PKDl的磷酸化作用,借此减弱胰岛素的分泌活性。也 有研究结果表明,胞内cAMP含量的增加促使IRb2基因表达 上调,在GLPl促进胰岛素分泌细胞生长的信号通路中发挥 重要的作用¨“。 研究表明,GLPl能够通过Akt介导的通路抑制转录因子 FoxOl的活性。而且,在胰岛素分泌细胞核内固定表达FoxOl 的转基因小鼠中,肠促胰岛素类似物激动肽.4(exendin-4)未 表现出促进胰岛素分泌细胞增殖的作用【1“,由此表明Fox01 介导了胰岛素分泌细胞的增殖和存活。另外。GLPI能够上调 FoxOl的作用靶点Pdxl和FoxA2的表达¨“,并且在突变的 FoxOl持续表达的细胞中,Pdxl和FoxA2的表达也被抑制。 而Pdxl是内分泌胰腺细胞系的决定因子,和其他转录因子共 同调控胰岛素的组织特异性表达¨…。其他转录因子均通过 Pdxl发挥作用。体内实验也发现,激动肽.4作用于特异性敲 除Pdxl基因的大鼠,胰岛素分泌细胞的数量并未增加【1…。上 述结果表明,Pdxl对GLPl促进胰岛素分泌细胞增殖和存活 具有重要的作用。Pdxl也是葡萄糖敏感的转录因子,葡萄糖 通过P13K通路诱导Pdxl核转位,触发Pdxl的磷酸化,增加 胰岛素基因的表达。 1.2胰岛素分泌细胞的存活 胰岛素分泌细胞的增殖在一定程度上得益于胰岛素分
摘要:胰岛素分泌细胞的功能紊乱是糖尿病早期的病理学 特征。胰高血糖素样肽l(GLPl)是由肠黏膜L细胞分泌和 葡萄糖浓度依赖的多肽类激素。它能够刺激胰岛素的基因表 达、蛋白质合成和分泌;最重要的是,GLPI作为一种生长因 子,可促进胰岛素分泌细胞增殖,并抑制其凋亡,增加其数 量,增强其功能。其机制包括多条胞内信号通路,如通过激 活GLPl受体激活蛋白激酶A和直接被cAMP活化的交换蛋 白,或通过GLPI受体由表皮生长因子B细胞素(B—cellulin) 或基质金属蛋白酶反式激活表皮生长因子受体并增加Wnt 信号通路因子等。本文综述了近年来GLPI及其类似物调节 胰岛素分泌细胞增殖和功能信号通路的研究进展。 关键词:胰高血糖素样肽l;胰岛素分泌细胞;细胞增殖; 信号传导 中图分类号:Q25,R963 文献标识码:A 文章编号:1000-3002(2009)04-0308-04 DOI:10.3867/j.issn.1000-3002.2009.04.002 糖尿病是最常见且危害性最严重的慢性疾病之一。在 非胰岛素依赖型糖尿病发病初期,胰岛素分泌细胞通过增加 细胞数量和胰岛素的分泌来补偿机体增加的代谢需求,最终 导致胰岛素分泌细胞数量的减少和功能的损伤,以胰岛素抵 抗和功能失代偿为特征…。以往以促进胰岛素分泌治疗糖 尿病的药物均具有副作用,如低血糖、心血管损伤和胃肠道 不适等。因此。增加胰岛素分泌细胞的数量和改善其功能成 为治疗非胰岛素依赖型糖尿病的策略之一¨1。 胰高血糖素样肽1(ghcagon—like
图1. 胰高血糖素样肽l(GLPI)类似物调节胰岛素分泌细 胞增殖和功能的细胞信号通路.PKA:蛋白激酶A;EPAC:直接 被cAMP活化的交换蛋白;CREB:cAMP应答元件结合蛋白;IBS2:胰 岛素受体底物2;MMP:基质金属蛋f{酶;EGFR:表皮生长冈子受体; PDK:磷脂酰肌醇3激酶;P38MAPK:丝裂原活化蛋白激酶P38; FoxOl:叉头转录因子Ol;Pdxl:胰腺-十■指肠同源框】;caspase 3:胱 天蛋f{酶3;TCF7L2:转录冈子7类似物2;MEK:丝裂原激活蛋白激 酶的激酶;ERK:细胞外信号调节激酶;B—catenin:p一联蛋白.
B一转导重复相容蛋白(B.transducin
B.TrCP)形成复合物后被磷酸化,并且通过13-TrCP的泛肽 化,迸一步被蛋白酶所降解。当Wnt蛋白与其受体卷曲蛋白
(frizzled protein)结合以某种方式激活胞质内的蓬乱蛋白(di—
shevelled
protein),使它在基于Axin/APC/GSK313的B联蛋白
(1amin associated polypeptide 2)和Bcl-2,激活核因子KB(na.
clear
factor-KB,NF—KB)启动子的活性,促进胰岛素分泌细胞
Байду номын сангаас
的存活(图1)。 1.1胰岛素分泌细胞的增殖 GLPI体外能够显著促进胰岛素分泌细胞的增殖旧-io]。 改善胰岛部分切除的非胰岛素依赖型糖尿病大鼠模型
growth factor
receptor,
EGFR)一J,EGFR激活磷脂酰肌醇3激酶(phosphatidyl
tol
inosi—
3-kinase。P13K)及其下游的PKB/Akt和丝裂原活化蛋白
protein kinase P38,P38
I,GLPl)是由
激酶P38(mitogen-activated
收稿日期:2009旬3.03接受日期:2009-06-08 基金项目:国家自然科学基金资助项目(30600813);教育部新 世纪优秀人才支持计划资助项目(NCET.07-0913) 作者简介:郭莉霞(1979一),女,重庆市人,博士研究生,研究方 向为中药有效成分的药理学。 ‘联系作者E—mail:raglx5794@ctbu.edu.cn
子1/T细胞因子(1ymphocyte
factor)家族成员结合,进一步影响下游基因的转录调控。 Wnt信号途径对胰腺细胞的发育和功能的影响尚未阐 明。目前已经明确,Wnt信号通路中的蛋白及其受体卷曲蛋 白基因在胰腺间质细胞和上皮细胞中表达。敲除胰腺上皮 细胞中的B联蛋白基因导致胰腺细胞数量减少;如果抑制B 联蛋白的降解,使其在细胞内稳定的积累,可以促进早期胚 胎胰腺的形成,并可使出生后胰腺增大,促进机体器官发 育ⅢJ。体外实验中,加入Wnt3a培养胰岛素分泌细胞,控制 条件使13联蛋白过度表达,则胰岛素分泌细胞的增殖增 加陋】。研究还报道,wnt信号通路和G蛋白耦连受体信号 通路之间是有交叉的旧“。直接用鸟苷5’一O一(1一硫)三磷酸 四锂盐激活G蛋白受体会破坏GSK313・Axin2复合物,稳定B 联蛋白的活性i嚣J。甲状旁腺素可以经由cAMP/PKA途径激 活Wnt信号通路四’。另外,Wnt信号途径中的转录因子7 类似物2(transcription factor
peptide
尿病的一种新型药物。因此,阐明其促进胰岛素分泌细胞存 活和增殖的细胞信号通路具有重要意义。
1胰岛素分泌细胞GLPl受体信号通路
GLPl受体选择性地定位在胰腺组织中。在正常大鼠和 小鼠的胰腺组织中,GLPI受体mRNA仅存在于胰岛素分泌 细胞中,GLPl受体蛋白的分布几乎与胰岛素分布相同。人 胰腺中也存在相似的分布,但是GLPI受体的表达更多受到 不同人群自身胰岛素免疫反应的影响”1。GLPI受体属于G 蛋白耦联受体亚家族,与激动型G蛋白(stimulatory
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62769652
MAPK)一-lo]。被激活的Akt可以阻止叉头转录因子0l
(forkhead box Ol,Fox01)进入细胞核内,产生细胞核排斥,进
而解除Fox01对胰腺.十二指肠同源框1(pancreatic
duodenal
homeobox一1,Pdxl)和FoxA2的抑制作用。胰岛素分泌细胞特 异性的转录因子Pdxl能够调节影响胰岛素分泌细胞功能的 一些重要的基因的表达,如胰岛素、葡萄糖激酶和葡萄糖转 运子2。GLPI还可以通过上调抗凋亡蛋白板层素相关多肽2
merle G heterotri-
protein,Gs)相连,当GLPI与其受体结合后,激活腺
苷酸环化酶(adenylate cyclase,AC),引起胞内环腺苷酸(cy-
clic
AMP,cAMP)增加,cAMP进一步激活下游的效应蛋白包
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括蛋白激酶A(protein
A,PKA)和直接被cAMP活化的
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性,上调胰岛素受体底物2(insulin
2,IRS2)
表达。但是也有研究显示,生理浓度的GLPI(1 pmol・L“) 刺激胰岛素分泌并未经cAMP依赖的PKA途径181。 另外,GLPI受体经由表皮生长因子B细胞素(B-cellu- lin)或基质金属蛋白酶9(matrix metalloproteinase-9,MMP-9) 反式激活表皮生长因子受体(epithelial
降解复合物中抑制了GSK313活性,从而抑制B联蛋白被磷 酸化后的泛肽化降解,导致B联蛋白在胞质内稳定地累积, 并使得细胞核内的B联蛋白大大增加,与含有DNA结合基 元蛋白(high
mobility group
box)的转录因子淋巴样增强因
enhancer binding factor 1/T cell
3B,GSK313)和泛素连接酶复合体E3的亚单位
repeat—containing proteins,
的症状【l¨。大量的遗传学和药理学实验表明,GLPl能反式 激活EGFR,依次激活P13K及其下游效应分子Akt和P38 MAPK,从而促进胰岛素分泌细胞的生长【12‘1引。2009年 Sumara等i141报道了P38B—PKD通路是调节胰岛素分泌活性 与胰岛素分泌细胞存活的关键信号传导通路,P388能催化 抑制PKDl的磷酸化作用,借此减弱胰岛素的分泌活性。也 有研究结果表明,胞内cAMP含量的增加促使IRb2基因表达 上调,在GLPl促进胰岛素分泌细胞生长的信号通路中发挥 重要的作用¨“。 研究表明,GLPl能够通过Akt介导的通路抑制转录因子 FoxOl的活性。而且,在胰岛素分泌细胞核内固定表达FoxOl 的转基因小鼠中,肠促胰岛素类似物激动肽.4(exendin-4)未 表现出促进胰岛素分泌细胞增殖的作用【1“,由此表明Fox01 介导了胰岛素分泌细胞的增殖和存活。另外。GLPI能够上调 FoxOl的作用靶点Pdxl和FoxA2的表达¨“,并且在突变的 FoxOl持续表达的细胞中,Pdxl和FoxA2的表达也被抑制。 而Pdxl是内分泌胰腺细胞系的决定因子,和其他转录因子共 同调控胰岛素的组织特异性表达¨…。其他转录因子均通过 Pdxl发挥作用。体内实验也发现,激动肽.4作用于特异性敲 除Pdxl基因的大鼠,胰岛素分泌细胞的数量并未增加【1…。上 述结果表明,Pdxl对GLPl促进胰岛素分泌细胞增殖和存活 具有重要的作用。Pdxl也是葡萄糖敏感的转录因子,葡萄糖 通过P13K通路诱导Pdxl核转位,触发Pdxl的磷酸化,增加 胰岛素基因的表达。 1.2胰岛素分泌细胞的存活 胰岛素分泌细胞的增殖在一定程度上得益于胰岛素分
摘要:胰岛素分泌细胞的功能紊乱是糖尿病早期的病理学 特征。胰高血糖素样肽l(GLPl)是由肠黏膜L细胞分泌和 葡萄糖浓度依赖的多肽类激素。它能够刺激胰岛素的基因表 达、蛋白质合成和分泌;最重要的是,GLPI作为一种生长因 子,可促进胰岛素分泌细胞增殖,并抑制其凋亡,增加其数 量,增强其功能。其机制包括多条胞内信号通路,如通过激 活GLPl受体激活蛋白激酶A和直接被cAMP活化的交换蛋 白,或通过GLPI受体由表皮生长因子B细胞素(B—cellulin) 或基质金属蛋白酶反式激活表皮生长因子受体并增加Wnt 信号通路因子等。本文综述了近年来GLPI及其类似物调节 胰岛素分泌细胞增殖和功能信号通路的研究进展。 关键词:胰高血糖素样肽l;胰岛素分泌细胞;细胞增殖; 信号传导 中图分类号:Q25,R963 文献标识码:A 文章编号:1000-3002(2009)04-0308-04 DOI:10.3867/j.issn.1000-3002.2009.04.002 糖尿病是最常见且危害性最严重的慢性疾病之一。在 非胰岛素依赖型糖尿病发病初期,胰岛素分泌细胞通过增加 细胞数量和胰岛素的分泌来补偿机体增加的代谢需求,最终 导致胰岛素分泌细胞数量的减少和功能的损伤,以胰岛素抵 抗和功能失代偿为特征…。以往以促进胰岛素分泌治疗糖 尿病的药物均具有副作用,如低血糖、心血管损伤和胃肠道 不适等。因此。增加胰岛素分泌细胞的数量和改善其功能成 为治疗非胰岛素依赖型糖尿病的策略之一¨1。 胰高血糖素样肽1(ghcagon—like
图1. 胰高血糖素样肽l(GLPI)类似物调节胰岛素分泌细 胞增殖和功能的细胞信号通路.PKA:蛋白激酶A;EPAC:直接 被cAMP活化的交换蛋白;CREB:cAMP应答元件结合蛋白;IBS2:胰 岛素受体底物2;MMP:基质金属蛋f{酶;EGFR:表皮生长冈子受体; PDK:磷脂酰肌醇3激酶;P38MAPK:丝裂原活化蛋白激酶P38; FoxOl:叉头转录因子Ol;Pdxl:胰腺-十■指肠同源框】;caspase 3:胱 天蛋f{酶3;TCF7L2:转录冈子7类似物2;MEK:丝裂原激活蛋白激 酶的激酶;ERK:细胞外信号调节激酶;B—catenin:p一联蛋白.
B一转导重复相容蛋白(B.transducin
B.TrCP)形成复合物后被磷酸化,并且通过13-TrCP的泛肽 化,迸一步被蛋白酶所降解。当Wnt蛋白与其受体卷曲蛋白
(frizzled protein)结合以某种方式激活胞质内的蓬乱蛋白(di—
shevelled
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(1amin associated polypeptide 2)和Bcl-2,激活核因子KB(na.
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factor-KB,NF—KB)启动子的活性,促进胰岛素分泌细胞
Байду номын сангаас
的存活(图1)。 1.1胰岛素分泌细胞的增殖 GLPI体外能够显著促进胰岛素分泌细胞的增殖旧-io]。 改善胰岛部分切除的非胰岛素依赖型糖尿病大鼠模型
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receptor,
EGFR)一J,EGFR激活磷脂酰肌醇3激酶(phosphatidyl
tol
inosi—
3-kinase。P13K)及其下游的PKB/Akt和丝裂原活化蛋白
protein kinase P38,P38
I,GLPl)是由
激酶P38(mitogen-activated
收稿日期:2009旬3.03接受日期:2009-06-08 基金项目:国家自然科学基金资助项目(30600813);教育部新 世纪优秀人才支持计划资助项目(NCET.07-0913) 作者简介:郭莉霞(1979一),女,重庆市人,博士研究生,研究方 向为中药有效成分的药理学。 ‘联系作者E—mail:raglx5794@ctbu.edu.cn
子1/T细胞因子(1ymphocyte
factor)家族成员结合,进一步影响下游基因的转录调控。 Wnt信号途径对胰腺细胞的发育和功能的影响尚未阐 明。目前已经明确,Wnt信号通路中的蛋白及其受体卷曲蛋 白基因在胰腺间质细胞和上皮细胞中表达。敲除胰腺上皮 细胞中的B联蛋白基因导致胰腺细胞数量减少;如果抑制B 联蛋白的降解,使其在细胞内稳定的积累,可以促进早期胚 胎胰腺的形成,并可使出生后胰腺增大,促进机体器官发 育ⅢJ。体外实验中,加入Wnt3a培养胰岛素分泌细胞,控制 条件使13联蛋白过度表达,则胰岛素分泌细胞的增殖增 加陋】。研究还报道,wnt信号通路和G蛋白耦连受体信号 通路之间是有交叉的旧“。直接用鸟苷5’一O一(1一硫)三磷酸 四锂盐激活G蛋白受体会破坏GSK313・Axin2复合物,稳定B 联蛋白的活性i嚣J。甲状旁腺素可以经由cAMP/PKA途径激 活Wnt信号通路四’。另外,Wnt信号途径中的转录因子7 类似物2(transcription factor
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尿病的一种新型药物。因此,阐明其促进胰岛素分泌细胞存 活和增殖的细胞信号通路具有重要意义。
1胰岛素分泌细胞GLPl受体信号通路
GLPl受体选择性地定位在胰腺组织中。在正常大鼠和 小鼠的胰腺组织中,GLPI受体mRNA仅存在于胰岛素分泌 细胞中,GLPl受体蛋白的分布几乎与胰岛素分布相同。人 胰腺中也存在相似的分布,但是GLPI受体的表达更多受到 不同人群自身胰岛素免疫反应的影响”1。GLPI受体属于G 蛋白耦联受体亚家族,与激动型G蛋白(stimulatory