PostEASD-胰島B細(xì)胞新進(jìn)展-李全忠教授

1、CV-1310-BY-0036 追本求源：胰島的縱橫探索之旅與腸促胰素的應(yīng)用展望EASD熱點(diǎn)速遞胰島篇李李全全忠忠河南省人民河南省人民醫(yī)院醫(yī)院CV-1310-BY-0036 49屆EASD關(guān)于胰島的內(nèi)容概述u總共21個章節(jié)，215個話題細(xì)胞12個章節(jié)121個話題細(xì)胞16個話題胰島9個章節(jié)78個話題CV-1310-BY-0036 主要內(nèi)容胰島：不僅僅是各部分的總和？Albert Renold獎糖尿病的核心問題：細(xì)胞（Minkowski 獎）腸促胰素對胰島影響的新進(jìn)展CV-1310-BY-0036 胰島：不僅僅是各部分的總和？Pro. Patrik Rorsman牛津大學(xué)第7屆Albert Ren

2、old獎得主：英國Patrik Rorsman教授人類和嚙齒類動物胰島素分泌存在明顯差異雙相胰島素分泌的電生理機(jī)制GLP-1刺激胰島素分泌機(jī)制、細(xì)胞相互調(diào)節(jié)CV-1310-BY-0036 30年來的電生理工作總結(jié)電壓（mV）5秒1電壓門控Ca2+（和Na + ）通道2電壓門控Ca2+通道（Na +通道失活）3延遲K +通道（Kv）的修正4Ca2+通道的失活5Kv通道的循環(huán)關(guān)閉和Ca2+通道的再活化6Kslow通道（SK通道和KATP通道）的激活嚙齒類胰島素分泌與人類存在差異，嚙齒類模型為人類糖尿病研究提供參考，但必須認(rèn)識到局限性CV-1310-BY-0036 小鼠和人類胰島葡萄糖所誘導(dǎo)的胰島素

3、分泌不同為什么人類胰島葡萄糖誘導(dǎo)胰島素分泌的閾值更低？1.更少的KATP通道活性，致使細(xì)胞部分去極化2.電壓門控T型Ca2+通道和Na+通道在更多的負(fù)電壓下激活或提供更大的去極化推動力，致使閾值降低小鼠人類胰島素分泌（ng/胰島/h）葡萄糖（mM）葡萄糖（mM）非空腹血糖小鼠為8mM，人類約4mMCV-1310-BY-0036 為什么血糖刺激的胰島素分泌是雙相的？Hosker et al. Metabolism.1986靜脈注射葡萄糖后的時間（min）血漿胰島素（mU/ml）早期T2DM第1時相第2時相非糖尿病高糖鉗夾RRP:預(yù)釋放囊泡池；RP：儲備池RPRRP移動時間(min)每個細(xì)胞的胰島

4、素釋放血糖可能一：胰島素囊泡池不同釋放模式15 mM 血糖胰島素分泌膜電位(mV)時間(分鐘)可能二：由于動作電位振幅減少CV-1310-BY-0036 GLP-1調(diào)控的葡萄糖刺激的胰島素分泌循環(huán)水平的GLP-1足夠刺激細(xì)胞分泌胰島素神經(jīng)機(jī)制不是必須的去神經(jīng)可能不會影響腸促胰素效應(yīng)(胰腺移植后功能完整)GLP-1刺激胰島素分泌的細(xì)胞機(jī)制Physiol Rev. 2007; 87: 140914390501001506 mM葡萄糖*GLP-1(7-36) (pM)胰島素水平（pg/胰島/h）-1胰島素分泌（t=1.0）1 pM GLP-16 mM 葡萄糖添加GLP-1后的時間（分鐘）分離的人類胰

5、島經(jīng)灌注的小鼠胰腺GSIS，葡萄糖刺激的胰島素分泌CV-1310-BY-0036 人類細(xì)胞超微結(jié)構(gòu)和胰島素分泌率人類細(xì)胞超微結(jié)構(gòu) 10,000個SG/細(xì)胞 700個泊靠的SGL Eliasson/A ClarkDiabetes.2003; 52:2461-74.SG：分泌囊泡；PM：細(xì)胞膜0.2囊泡/min1囊泡/min4囊泡/細(xì)胞/min時間(min)胰島素分泌率(pmol/min)囊泡胰島素含量：1.6 amol, 200 細(xì)胞/胰島，106胰島/胰腺定量思考： 每個細(xì)胞每天使用的總囊泡數(shù) 基礎(chǔ)狀態(tài)：0.2*60*20=240 進(jìn)餐時：4*80=320(3餐+1點(diǎn)心) 總量：560囊泡/細(xì)

6、胞 泊靠的囊泡池(700/細(xì)胞)足夠提供全天所需胰島素 總胰島素日需求量：5%細(xì)胞囊泡含量細(xì)胞數(shù)量減少30-40%可能不會明顯影響胰島素供應(yīng)PMCV-1310-BY-0036 T2DM的葡萄糖刺激的胰島素分泌降低，細(xì)胞電活動減少靜脈注射葡萄糖后的時間（min）血漿胰島素（mU/ml）早期T2DM第1時相第2時相非糖尿病高糖鉗夾對血糖遲鈍的電信號應(yīng)答可以解釋第1時相缺失動作電位頻率減少可以解釋第2時相缺失非糖尿病T2DM膜電位(mV)膜電位(mV)Bhastory M ShigetoCV-1310-BY-0036 葡萄糖誘導(dǎo)的抑制胰高糖素分泌的作用并非由胰島素所介導(dǎo)胰島素水平（ng/分鐘）葡萄糖

7、（mM）胰高糖素的分泌（pg/分鐘）時間（分鐘）經(jīng)灌注的小鼠胰腺（NJ Rorsman）胰腺細(xì)胞具有內(nèi)在的葡萄糖敏感性(由KATP通道關(guān)閉介導(dǎo)，如同細(xì)胞)旁分泌調(diào)節(jié)可能一直存在 (但僅發(fā)生在與刺激胰島素或生長抑素分泌相關(guān)的生理狀態(tài)下)CV-1310-BY-0036 胰島素對胰高糖素分泌的抑制作用是由生長抑素介導(dǎo)？02.557.51012.51500.4人類胰島胰高糖素水平（pg/胰島/h）生長抑素水平（fmol/胰島/h）葡萄糖（mM）胰島素（nM）11100-葡萄糖（mM）胰島素（nM）11100-*CV-1310-BY-0036 旁分泌調(diào)節(jié)胰高糖素分泌的更新模型？-細(xì)胞-

8、細(xì)胞-細(xì)胞外源性胰島素+內(nèi)源性胰島素？生長抑素胰高糖素2型糖尿病特征：基礎(chǔ)胰島素分泌增加，引起生長抑素高分泌？從而抑制胰高糖素分泌？50% 細(xì)胞；40%細(xì)胞；10%細(xì)胞不同類型細(xì)胞常并列存在，從而易化了細(xì)胞之間的相互作用CV-1310-BY-0036 主要內(nèi)容胰島：不僅僅是各部分的總和？Albert Renold獎糖尿病的核心問題：細(xì)胞（Minkowski 獎）腸促胰素對胰島影響的新進(jìn)展CV-1310-BY-0036 糖尿病的核心問題：細(xì)胞Miriam.Cnop教授比利時布魯塞爾大學(xué) 內(nèi)分泌實(shí)驗室第48屆Minkowski獎得主： Miriam.Cnop 教授2型糖尿病的核心：細(xì)胞功能障礙和凋

9、亡表觀遺傳學(xué)調(diào)節(jié)障礙在2型糖尿病發(fā)病中扮演重要角色游離脂肪酸誘導(dǎo)的內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激是造成細(xì)胞功能衰竭的潛在機(jī)制細(xì)胞功能障礙和死亡可能是Friedreich 共濟(jì)失調(diào)患者發(fā)生糖尿病的中心機(jī)制CV-1310-BY-0036 細(xì)胞功能評價：胰島素分泌和胰島素敏感性的檢測對血糖的急性胰島素應(yīng)答(AIRg)胰島素敏感性指數(shù)(Si)處置指數(shù)=AIRgSi衡量胰島細(xì)胞功能CV-1310-BY-0036 2型糖尿病直系親屬細(xì)胞功能已出現(xiàn)早期丟失Cnop, et al. Diabetes Care. 2007.對血糖的急性胰島素應(yīng)答(pM)胰島素敏感性指數(shù)Si(10-5min-1/pM)處置指數(shù)百分比排行50255維

10、持NGT（10例）進(jìn)展為IGT（6例）第一次測量：進(jìn)展為IGT組是維持NGT組的50%第二次測量：維持NGT受試者從45降至35，進(jìn)展為IGT的患者從21降至5，下降更顯著CV-1310-BY-0036 2型糖尿病的核心問題是細(xì)胞的功能障礙和凋亡 細(xì)胞群落可能在生命早年成熟(20歲左右)，并隨人體老化 與嚙齒類動物不同，人的細(xì)胞是長壽的 幾乎無證據(jù)顯示，肥胖成人或2型糖尿病患者細(xì)胞的新生或增殖 2型糖尿病的核心問題是細(xì)胞的功能障礙和凋亡，而不是再生障礙脂褐素累積是成熟的人細(xì)胞超微結(jié)構(gòu)標(biāo)志脂褐素陽性細(xì)胞(%)對照組1型糖尿病2型糖尿病胰島素瘤人類細(xì)胞脂褐素的含量年齡(歲)Cnop, Abdulk

11、arim, lgoillo-Esteve, Masini, Marchetti, Clark, unpublished date CV-1310-BY-0036 胰島的表觀遺傳學(xué)改變可能在T2DM發(fā)病中扮演重要角色表觀遺傳學(xué)修飾在生物學(xué)和醫(yī)學(xué)中扮演重要角色存在相同DNA的細(xì)胞可能具有不同功能影響基因組穩(wěn)定性、細(xì)胞分化、發(fā)育、老化(如AD)、疾病(如癌癥)常見的表觀遺傳學(xué)修飾包括DNA甲基化組蛋白修飾(乙酰化、磷酸化、甲基化)基于RNA的基因沉默(microRNAs)低甲基化高甲基化Volkmar et al EMBO J 2012.有研究顯示，與正常受試者相比，T2DM患者胰島有276個CpG

12、基因位點(diǎn)存在明顯不同的DNA甲基化甲基化不同是T2DM胰島的一個特征，在T2DM血細(xì)胞中和高糖暴露的非糖尿病受試者中均未發(fā)現(xiàn)不同CV-1310-BY-0036 T2DM患者胰島表觀遺傳學(xué)調(diào)節(jié)障礙Volkmar et al EMBO J 2012T2DM胰島不同的甲基化基因1.功能障礙和細(xì)胞死亡2.適應(yīng)3. 作用不明DNA損傷/氧化應(yīng)激(ALDH3B1,MPG,TRPM2,GSTP1,)內(nèi)質(zhì)網(wǎng)(ER)應(yīng)激(PPP2R4,NIBAN,CHAC1,FBXO44,)凋亡(CASP10,NR4A1/NUR77,PCP4,BCL2,PK1,MADD,SH3PX3,)信號轉(zhuǎn)導(dǎo)(GUCA2A,GPR152,G

13、UCY1B2,RASIP1,MAPK1,ARHGEF19,)激素，生長因子(EGF,FGF1,IGF2AS,GRB10,NTRS2,)轉(zhuǎn)錄因子(MIST-1,NFKBIB,FOXA2,SOX6,PAX4,SIRT6,)代謝(CKTM2,FBP2,SLC2SAS,HK1,CDO1,)炎癥(CMTM8,FCN2,UNQ473,SAA2,LCN1,DEFA1,RETNLB,)離子通道(SLC39A5,CA3,GABRB3,KCNJ1,)細(xì)胞骨架(TPM3,POSTN,WAS,ITGA2B,LDB3,)CV-1310-BY-0036 游離脂肪酸在T2DM發(fā)病中扮演的角色高水平的飽和游離脂肪酸(FFA)

14、是T2DM的預(yù)測因子高脂飲食損傷細(xì)胞對胰島素抵抗的代償能力體內(nèi)和體外研究表明，長期FFA暴露損害胰島素分泌能力，誘導(dǎo)細(xì)胞死亡脂毒性在糖尿病早期進(jìn)展中扮演重要角色Reviewed in Cnop Biochem Soc Trans 2008, Cnop et al Trends Mol Med 2012.CV-1310-BY-0036 棕櫚酸鹽介導(dǎo)的轉(zhuǎn)錄修飾功能障礙細(xì)胞丟失 轉(zhuǎn)錄因子PDX1,PAX4,GATA6,GATAD1,NEUROD1,ARNT,CREBL2,MAF,MAFB,SMAD3, 激素和受體IAPP，CPE，CHGB，PCSK1，PCSK4,GCG,SCG5,SSTR5,ADR

15、A2A,IGFBP6,IGFBP7,IGF1R, ER應(yīng)激ATF4,ATF3,CADD34,TRIB3,CHAC1,SEC24D,SEC23B,SEC61A1,PDIA15,PDIA6,HSPA13,DNAJB11,BiP,DNAJB11,PDIA4,EDEM1,EDEM2,ERO1LB, 信號轉(zhuǎn)導(dǎo)ADCY2,PDEs,RHOs,ARHGEFs,ADCY5,ADCYAP1,ARHGEFs,ARLs, ATP生成CS,IDH2,IDH3B,SDHC,ATP5L2,ATP5A1, 鉀通道KCNE4,KCNQ3,SLC12A4,KCNK16,KCNK17,KCNAB1,KCNMB2,KCNK5,KC

16、ND1,KCNJ16, 細(xì)胞溶質(zhì)應(yīng)激HSPA6,HSPA7,HSPA9,棕櫚酸鹽介導(dǎo)的轉(zhuǎn)錄修飾紅色：上調(diào)基因綠色：下調(diào)基因 生長/再生GAS6,REG1B,REG3A,CNNM3,CCNG1, 蛋白酶體/自體吞噬/溶酶體PSM7,PSMC4, PSMD10, PSMBB,SPBB,WIPI2,DRAM2,ATG7,SCOC,CERS2,KIAA1324,VAMP8,PTPRN2,SORT1,LAMP1,LAMP4,Cathepsin F,Cathepsin O, Cathepsin S, Cathepsin A, Cathepsin D,ATP6AP2, 凋亡IER3,GRAMD4,GADD4

17、5A,BAG1,BMF,BCL2L11,CASP2,CASP10,TXNIP,TP53INP1,適應(yīng)Cnop et al unpublished data FFA代謝ACSL1,ACSL3,CPT1A,ACADVL,ECH1,HADHA,FADS1,SCD, 轉(zhuǎn)錄因子FOS,NR4A2,FOSL1,MYC,JUN,CEBPG,SREBF2, 未知作用 炎癥IL6,IL1A,IL33,IL8,CXCL1,CXCL2,IRAK1,IRAK2,CXCR4,HLA class and class 細(xì)胞骨架TUBA,TUBB,TUBG, CV-1310-BY-0036 2型糖尿病細(xì)胞存在內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激的證據(jù)

18、ATF3對照組T2DMCHOPCHOP：內(nèi)質(zhì)網(wǎng)源性轉(zhuǎn)錄因子ATF3：轉(zhuǎn)錄激活因子3內(nèi)質(zhì)網(wǎng)(ER)擴(kuò)張密度(ml%)0.0 0.5 1.0 1.5 2.0 對照組T2DM*Marchetti et al. Diabetalogia 2007.Allagnat, Morgan, Eizirik, unpublished observations.Hartman et al Mol Cell Biol 2003.IG：胰島素囊泡，M：線粒體，N：細(xì)胞核，ER：內(nèi)質(zhì)網(wǎng)CV-1310-BY-0036 脂毒性引起細(xì)胞衰竭和胰島素抵抗的分子機(jī)制ER應(yīng)激線粒體功能障礙ER：內(nèi)質(zhì)網(wǎng)胰島素抵抗糖尿病胰島素分泌下降

19、細(xì)胞凋亡增加ER應(yīng)激反應(yīng)胰島素合成ATP生成代謝偶聯(lián)因子CV-1310-BY-0036 Friedreich 共濟(jì)失調(diào)Friedreich 共濟(jì)失調(diào)是一種罕見的、由frataxin功能缺失而引起的神經(jīng)退行性疾病Frataxin是一種小線粒體蛋白，參與鐵硫簇的生物合成Frataxin缺乏可造成呼吸鏈功能障礙，鐵超負(fù)荷，ATP生成減少和氧化應(yīng)激青春期發(fā)生癥狀，包括進(jìn)行性步態(tài)共濟(jì)失調(diào)伴感覺缺失、構(gòu)音困難、不穩(wěn)定和肌無力Friedreich 共濟(jì)失調(diào)患者存在糖尿病高發(fā)病風(fēng)險(10-30%)，但機(jī)制不明CV-1310-BY-0036 Friedreich 共濟(jì)失調(diào)患者存在糖耐量減低和高胰島素血癥Cnop

20、 M, et al. Ann Neurol. 2012;72(6):971-82.糖耐量減低患者對照組時間(分鐘)葡萄糖(mg/ml)*胰島素(U/ml)時間(分鐘)患者對照組*高胰島素CV-1310-BY-0036 Friedreich 共濟(jì)失調(diào)（FRDA）患者細(xì)胞缺失Cnop M, et al. Ann Neurol. 2012;72(6):971-82.對照組FRDA患者細(xì)胞面積(%)*P0.05, vs.對照組箭頭所指為3例FRDA合并糖尿病患者胰島染色 對照組(A：22歲男性；B：59歲女性) FRDA患者(C: 24歲男性合并糖尿??；D：64歲女性非糖尿病)CV-1310-BY-0

21、036 腸促胰素誘導(dǎo)frataxin蛋白表達(dá)CT：對照組；GIP：腸抑胃肽；FK： Forskolin ，一種常用的腺苷酸環(huán)化酶激活劑；Ex：艾塞那肽lgoillo-Esteve, et al. unpublished date CTGIPFKExFrataxin-TubulinCTGIPFKExendinCTFKExendinGIPFrataxin/-TubulinFrataxin/-TubulinFriedreich共濟(jì)失調(diào)患者的多功能干細(xì)胞(iPSC)來源的神經(jīng)元*CV-1310-BY-0036 總結(jié)胰腺細(xì)胞功能障礙和死亡是2型糖尿病發(fā)病的核心問題長壽命的人類細(xì)胞終生暴露于環(huán)境因素應(yīng)激可

22、能獲得表觀遺傳學(xué)修飾改變2型糖尿病患者胰島DNA甲基化的不同提示表觀遺傳學(xué)調(diào)節(jié)障礙飽和游離脂肪酸誘導(dǎo)的內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激可能是2型糖尿病細(xì)胞功能衰竭的可能機(jī)制之一細(xì)胞的功能障礙和死亡可能是導(dǎo)致Friedreich 共濟(jì)失調(diào)患者發(fā)生糖尿病的中心機(jī)制，腸促胰素能保護(hù)frataxin缺失導(dǎo)致的B細(xì)胞凋亡，對frataxin有意想不到的誘導(dǎo)作用。CV-1310-BY-0036 主要內(nèi)容胰島：不僅僅是各部分的總和？Albert Renold獎糖尿病的核心問題：細(xì)胞（Minkowski 獎）腸促胰素對胰島影響的新進(jìn)展GLP-1和DPP-4抑制劑有相似的人體細(xì)胞保護(hù)作用Poster 430246對照棕櫚酸酯棕櫚酸酯

23、+GLP-1棕櫚酸酯+沙格列汀棕櫚酸酯+聯(lián)合%細(xì)胞死亡*#GLP-1和DPP-4抑制劑可顯著減少棕櫚酸酯誘導(dǎo)的細(xì)胞死亡*P0.05 vs 其他組#P0.05 vs 對照組Poster 43從14個多器官捐獻(xiàn)者中分離人胰島，分為兩組，一組加入安慰劑，一組加入棕櫚酸酯0.5mmol/L，孵育48h，加或不加GLP-1 10nmol/L或沙格列汀 50umol/L050100150200250對照棕櫚酸酯棕櫚酸酯+GLP-1棕櫚酸酯+沙格列汀棕櫚酸酯+聯(lián)合相比對照組的百分比(%)胰島素分泌(刺激指數(shù))*#GLP-1和DPP-4i可增加棕櫚酸酯誘導(dǎo)的胰島素分泌減少*P0.05 vs 對照組P0.05 vs 棕櫚酸酯、棕櫚酸酯+沙格列汀#P0.05 vs 其他組Poster 43GLP-1和DPP-4i可改善棕櫚酸酯誘導(dǎo)的B細(xì)胞超微結(jié)構(gòu)改變0246對照棕櫚酸酯棕櫚酸酯+GLP-1棕櫚酸酯+沙格列汀棕櫚酸酯+聯(lián)合ml%RER(體積密度)*P0.05 vs 其他組RER：粗面內(nèi)質(zhì)網(wǎng) 024681012對照棕櫚酸酯棕櫚酸酯+GLP-1棕櫚酸酯+沙格列汀棕櫚酸酯+聯(lián)合ml%胰島素囊泡(體積密度)#*P0.05 vs 其他組#P0.05 vs 對照組、棕櫚酸酯#Poster 43*基因表達(dá)(2-Ct )0.0 0.5 1.