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目录 一、摘要 嬲嬲必 中文论著摘要1 英文论著摘要6 二、英文缩略语1 1 三、论文 前言1 2日u 舌l z 实验材料与方法1 4 实验结果00 1 1 5 讨论1 8 结论1 9 本研究创新性的自我评价2 0 参考文献2 1 四、附录 综述0 000 2 3 在学期间科研成绩3 3 致谢! 3 4 个人简介3 5 中文论著摘要 胰岛素抵抗大鼬干月彪目织p e i 和p - p e r k 的表达及意义 刖置 糖尿病( d m ) 是严重危害人类健康的常见病,目前全世界有1 亿7 千万d m 患者, 预计在未来2 5 年内d m 患者将达到3 亿6 千万。临床上d m 主要分为1 型糖尿 病( t 1 d m ) 和2 型糖尿病( t 2 d m ) ,而t 2 d m 占d m 的9 0 0 o - - 9 5 。t 2 d m 是以骨骼 肌、肝脏及脂肪等胰岛素靶组织胰岛素抵抗为主要特征。t 2 d m 的发病机制目前 尚不完全清楚,近年研究发现,内质网应激( e n d o p l a s m i cr e t i c u l u ms t r e s s ,e r s t r e s s ) 在肥胖所致胰岛素抵抗中占重要地位,与靶组织胰岛素抵抗和胰岛b 细胞功能障 碍密切相关;因此e r 应激在肥胖导致的胰岛素抵抗中的作用已成为当前糖尿病 研究的热点领域。 内质网( e n d o p l a s m i cr e t i c u l u m ,e r ) 是细胞内重要的细胞器,是调节蛋白 质合成及合成后折叠及聚集的场所,是调节细胞的应激反应及细胞钙水平的场所, 也是胆固醇和类固醇及许多脂质合成的场所。在缺氧、氧化应激、异常糖基化反 应以及钙离子稳态失衡等各种因素作用下,新生肽链的修饰折叠与组装受到干扰, 将引起未折叠蛋白在e r 中堆积,使细胞产生内质网应激( e r s ) ,并激活未折叠蛋 白反应( u p r ) 信号转导通路,导致细胞自身通过改变其转录和翻译过程,减少蛋白 的合成,降低进入内质网的蛋白量,同时上调内质网中分子伴侣和折叠蛋白的表 达,增强内质网的蛋白折叠功能。细胞还可以通过上调内质网蛋白降解途径的相 关基因表达,加速未折叠蛋白的降解过程,以提高细胞在有害因素下的生存能力。 e r s 是在应激条件下,为维持细胞内环境稳定,保持细胞生存,细胞启动的自我 保护反应机制。 研究发现,经过1 6 周高脂饮食的小鼠和正常饮食小鼠相比,脂肪组织中e l l s 的标志,如p r e k 磷酸化和c j u n 氨基末端激酶( c j u nn t e r m i n a lk i n a s e ,j n k ) 活性 均明显增加,o b o b d , 鼠和野生型小鼠相比,脂肪组织中磷酸化的p e r k 和i r e 1 a 明显增高,并且j n k 活性和x b p 1 的剪接也明显增加,这些均提示肥胖可以导致脂 肪细胞e r s 。但肥胖的脂肪组织中发生e r s 的原因目前仍不清楚。但有以下几种假 说:在营养过剩的情况下,内质网中蛋白质合成明显增加,诱发u p r ;过剩 的营养物质可以作为诱导e r s 的信号,在肥胖状态下,血浆游离脂肪酸( f f a ) 水平 明显升高,研究发现,在肝细胞和胰岛b 细胞中,f f a 可以诱导u p r ,但是在脂肪 细胞中,f f a 对内质网功能的影响目前还不清楚,在3 t 3 l 1 脂肪细胞中,f f a 可 以激活, i n k ,导致i r 。而u p r 同样可以激活j n k ,所以f f a 可能和e r s 存在联系; 肥胖时发生e r s 的一个原因是葡萄糖缺乏状态,这在许多细胞,包括脂肪细胞中 都被认为是e r s 的诱因。在肥胖的脂肪细胞中,因为细胞内i r ,胰岛素信号通路受 到抑制,糖份摄取减少,细胞在葡萄糖缺乏或不稳定的情况下,容易发生应激。 h o s o g a i 等。发现,肥胖小鼠的脂肪组织和野生型小鼠相比,会出现明显的低氧征 象,在培养的脂肪细胞中,低氧会诱导u p r ,表现为b i p 等表达增加,e l f 2 a 磷酸 化和x b p 1 剪接增加。以上多种因素共同作用,相互调节,导致肥胖的脂肪细胞 发生e r s 。 为了应对和适应e r s 细胞需要一条由e r 至i j 核内的信号转导途径来提高e r 蛋 白折叠能力,这条途径就是非折叠蛋白反应( u p r ) 。u p r 主要包括3 条信号通路。 分别由3 种类型的e r 驻留蛋白起始:l 型e r 转膜蛋白激酶( t y p e 1 e rt r a n s m e m b r a n e p r o t e i nk i l l a s ei r e l ) 、双链r n a 依赖的蛋白激酶样e r 激酶( p k rl i k e e rk i n a s e p e r k ) 和活化转录因6 ( a c t i v a t i n gt r a n s c r i p t i o nf a c t o r6a t f 6 ) 。另外。近来报道也从 不同的细胞中分离得到了其他类型的信号感受器和通路。u p r 不仅增加了e r 膜的 数量还增加了与蛋白折叠相关的分子伴侣和蛋白修饰酶的数量。同时还通过阻止 蛋白翻译减少了去往e r 的蛋白量。最后未折叠多肽返回胞质并通过蛋白酶体依 赖的途径降解这个过程称为e r 相关降解( e r a s s o c i a t e dd e g r a d a t i o ne r a d ) 。但 是,如果最终e r 的正常功能没有恢复例如长时间剧烈的u p r 可能导致细胞走向 凋亡。因此,一旦没有正确折叠而失去功能的蛋白出现在细胞表面这个细胞就 可能很快被组织清除 近年来的研究发现,e r s 与胰岛b 细胞的生存、凋亡及糖尿病的发生密切相关, 而对糖尿病过高e r s 状态进行适当干预,则可能成为糖尿病治疗的新手段。目前, 虽然e r s 参与糖尿病的研究己渐成热点,但有关e r s 介导胰岛b 细胞功能受损及胰 2 岛素抵抗的确切机制,e r s 在不同类型糖尿病起病以及糖尿病并发症中所扮演的 角色,内质网分子伴侣在糖尿病治疗中的应用,e r s 与糖尿病并发症共同通路氧 化应激间的关系等,还需进一步阐明。 材料与方法 s p f 级4 周龄雄性w i s t a r 大鼠3 0 只,体质量8 0 1 2 0 9 ,购自中国医科大学实验 动物中心。大鼠适应性喂养1 周后,随机分为正常饮食组( n c 组,z = 1 5 ) 和高脂 饮食组( h f 组,n = 1 5 ) 。n c 组给予基础饲料喂养,作为对照组。h f 组给予高脂饲 料喂养,建立胰岛素抵抗大鼠模型。1 0 周后,每组随机抽取5 只行高血浆胰岛素 正常血糖钳夹以评估胰岛素抵抗大鼠模型建立。 左颈总动脉接肝素生理盐水注射器,右股静脉接三通管后分别接装有 4 0 m u m l 的人胰岛素注射液( 丹麦诺和诺德公司产品) 和1 0 葡萄糖注射液的 5 0m l 注射器,再接微量输液泵。静置3 0m i n 后,颈总动脉取血lm l 测基础血 糖和基础胰岛素。首先输注胰岛素,输注率1 6 7m u k g 一m i n 。) ,每5 m i n 颈动脉 取血1 滴测血糖,当血糖 ( 基础值士0 5 ) m m o l l 时开始输注葡萄糖,输注率从4 6m g k g m i n 。开始。每5 m i n 测血糖一次,调整葡萄糖输注率,使血糖保持在( 基 础值士o 5 ) m m o l l ,连续3 次血糖都在上述范围内,钳夹形成。实验共计约2h , 计算6 0 1 2 0m i n 的平均g i r ,评价胰岛素的敏感性。颈动脉血样4 c ,3 0 0 0 g , 离心1 5m i n ,分离血清置一8 0 冰箱冻存。 n c 组和h f 组未做钳夹的2 0 只大鼠禁食1 6h ,经1 0 水合氯醛( 0 3 m g k g ) 腹腔内麻醉后,腹主动脉穿刺取血约4m l ,4 c ,3 0 0 0 x g ,离心1 5m i n 后,分离血 清置8 0 。c 冰箱冻存。肝脏组织剪成约1 0 0m g 大小的组织块,剔除血管和其他结 缔组织,清洗后蘸干,放入1 5m le p 管中于8 0 冰箱中冻存。 取肝脏组织1 0 0m g ,加入1m l 蛋白裂解液,超声匀浆静置3 0m i n 后,4 c , 1 2 0 0 0 x g ,离心3 0r a i n ,取上清,b c a 法蛋白定量。取含总蛋白3 0 嵋的样品进行 s d s p a g e 电泳,湿转法将蛋白条带转移到p v d f 膜上,用含5 脱脂奶粉的t b s t 封闭1h 后依次加入一抗( 兔抗大鼠p e r k 单克隆抗体,1 :5 0 0 稀释) 、二抗( 辣 根过氧化酶标记的山羊抗兔单克隆抗体,1 :50 0 0 稀释) ,洗膜后用增强化学发光 法显像,用凝胶图像分析系统分析结果。检测p p e r k 蛋白水平时一抗为兔抗大 3 鼠p - p e r k 单克隆抗体( 1 :10 0 0 稀释) ,二抗为辣根过氧化物酶标记的山羊抗兔 多克隆抗体( 1 :50 0 0 稀释) 。 取1 0 0g l 冻存的血清,应用大鼠胰岛素e l i s a 试剂盒( r & d 公司) ,依据说 明书进行操作,检测基础状态下的血清胰岛素水平。 结果 与n c 组相比,h f 组6 0 1 2 0m i n 的平均葡萄糖输注率( g i r 6 0 1 2 0 ) 明显低于n c 组( 0 9 0 - j :0 1 5 m g k 分1 m i n v s4 9 7 + 0 6 8m g k g m i n 1 ,p 0 0 1 ) 。与n c 组相比, h f 组大鼠肝脏p p e r k 表达明显升高( 1 9 2 8 9 + 2 5 1 6v s6 3 0 4 + 1 5 6 1 ,p o 0 5 ) , p - p e r k p e r k 也明显升高( o 9 9 + 0 1 2 v so 3 3 + 0 0 8 ,p 0 0 5 ) 讨论 本研究结果显示h f 组大鼠基础胰岛素水平高于n c 组( 尸 o 0 5 ) 并且h f 组大鼠g i 心o _ 1 2 0 显著低于n c 组( p 0 0 5 ) ,而p - p e r k 表达显著升高( p o 0 5 ) 。并且 h f 组大鼠肝脏组织p - p e r k p e r k 的比值也显著升高( 尸 o 0 5 ) ,而血清t g 水平显著升高( p 0 0 1 ) ,h f 组大鼠肝脏组织p - p e r k 蛋白的表达水平也明显升高妒 o 0 5 ) ,并且基础胰岛素水平也显著升高俨 0 0 5 ) 。这些结果表明高脂喂养可能通过脂毒性造成肝脏组织e r s ,从而引起r 。 营养信号和e r s 可以激活p e r k ,活化的p e r k 通过激活重要的炎症激酶c j u n 氨基端激酶( 心k ) 而调节胰岛素的活性。p e r k 也可以直接作用于胰岛素受体底 物( i r s ) 而改变胰岛素的活性。 结论 胰岛素抵抗大鼠肝脏组织中p - p e r k 蛋白及p - p e r k p e r k 升高,提示内质网 4 应激( e s r ) 可能参与胰岛素抵抗的发生。 关键词 胰岛素抵抗;内质网应激;大鼠;肝脏组织;磷酸化p k r 样内质网调节激酶 5 英文论著摘要 t h e e x p r e s s i o na n ds i g n i f i c a n c eo f p e r ka n d p - p e r k i nt h el i v e r so fi n s u l i n r e s i s t a n c er a t s p r e f a c e d i a b e t e si sas e r i o u sp u b l i ch e a l t hp r o b l e mo fc o m m o nd i s e a s e s ,t h ec u r r e n t7 m i l l i o nw o r l d w i d e ,10 0m i l l i o nd mp a t i e n t s ,d mi nt h en e x t2 5y e a r sw i l lr e a c h3 0 0 m i l l i o np a t i e n t sw i t h6m i l l i o n d mc o n s i s t so fc l i n i c a lt y p e 1d i a b e t e sa n dt y p e2 d i a b e t e s ,a n dt 2 d ma c c o u n t e df o rd m 9 0 t o9 5 t 2 d mi sas k e l e t a lm u s c l e ,l i v e r a n df a ti n s u l i nt a r g e tt i s s u e ss u c ha s t h em a i nf e a t u r e so fi n s u l i nr e s i s t a n c e t h e p a t h o g e n e s i so ft 2 d mi s n o te n t i r e l yc l e a r ,r e c e n tr e s e a r c hf o u n dt h a te n d o p l a s m i c r e t i c u l u ms t r e s si n d u c e di n s u l i nr e s i s t a n c ei no b e s i t yo c c u p ya ni m p o r t a n tp o s i t i o n ,a n d t h et a r g e tt i s s u ei n s u l i nr e s i s t a n c ea n dp a n c r e a t i cbc e l ld y s f u n c t i o ni sc l o s e l yr e l a t e d ; s oe rs t r e s si no b e s i t yl e dt ot h er o l eo fi n s u l i nr e s i s t a n c ei nd i a b e t e sh a sb e c o m eah o t r e s e a r c hf i e l d e n d o p l a s m i cr e t i c u l u mi si m p o r t a n to r g a n e l l e sw i t h i nc e l l s ,t or e g u l a t e p r o t e i ns y n t h e s i sa n d f o l d e da f t e rs y n t h e s i sa n dg a t h e r ,i st or e g u l a t ec e l ls t r e s s r e s p o n s ea n dc e l lc a l c i u ml e v e lp l a c e s ,b u ta l s oc h o l e s t e r o la n dl i p i ds y n t h e s i s o f s t e r o i d sa n dm a n yp l a c e s i nh y p o x i a , o x i d a t i v es t r e s s ,a b n o r m a lg l y c o s y l a t i o n r e a c t i o n sa n dt h ei m b a l a n c eo fc a l c i u mh o m e o s t a s i ss u c ha st h er o l eo fv a r i o u sf a c t o r s , t h en a s c e n tp o l y p e p t i d ec h a i nf o l d i n ga n da s s e m b l ym o d i f i c a t i o ni n t e r f e r e n c e ,w i l ll e a d t ou n f o l d e dp r o t e i ni nt h ee ri nt h ea c c u m u l a t i o nc a u s e sc e i l st op r o d u c ee n d o p l a s m i c r e t i c u l u ms t r e s s ,a n da c t i v a t e st h eu n f o l d e dp r o t e i nr e s p o n s es i g n a l i n gp a t h w a y ,l e a d i n g t oc e l li t s e l fb yc h a n g i n gi t st r a n s c r i p t i o na n dt r a n s l a t i o np r o c e s s ,t or e d u c ep r o t e i n s y n t h e s i s ,d e c r e a s e dp r o t e i ni n t ot h ee n d o p l a s m i cr e t i c u l u mc o n t e n t ,w h i l ei n c r e a s e si n t h e e n d o p l a s m i c r e t i c u l u mm o l e c u l a rc h a p e r o n ea n df o l d e dp r o t e i n ,i n c r e a s e d e n d o p l a s m i cr e t i c u l u mp r o t e i nf o l d i n gf u n c t i o n s c e l l sa l s oc a nb eb yu p 。r e g u l a t i n g e n d o p l a s m i cr e t i c u l u mp r o t e i nd e g r a d a t i o np a t h w a yr e l a t e dg e n e sb i a o d a , j i as u u n f o l d e dp r o t e i nd e g r a d a t i o np r o c e s s ,i no r d e rt oi n c r e a s e c e l lz a i y o uh a if a c t o r so f s u r v i v a l e r si su n d e rs t r e s s t om a i n t a i nc e l lh o m e o s t a s i s ,t om a i n t a i nc e l ls u r v i v a l , c e l la c t i v a t e dr e s p o n s em e c h a n i s m st op r o t e c tt h e m s e l v e s 6 s t u d yf o u n d t h a ta f t e r16w e e k so fh i g hf a td i e tc o m p a r e dt om i c ea n dm i c ew i t h n o r m a ld i e t ,f a t t yt i s s u ei nt h ee r so ft h es i g n s ,s u c ha sp r e kp h o s p h o r y l a t i o na n d j n ka c t i v i t yi n c r e a s e ds i g n i f i c a n t l y ,o b | o bm i c ea n dw i l d t y p em i c ec o m p a r e d , a d i p o s et i s s u eo fp h o s p h o r y l a t e dp e r k a n di r e - 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