Regulation of PKD by the MAPK p38δ in Insulin Secretion and Glucose Homeostasis中文版.doc

摘要 产生胰岛素的胰岛β细胞的功能障碍和损失是糖尿病的标志。在这里，我们表明，小鼠缺乏丝裂原活化蛋白激酶（MΑPK）p38δ通过增强胰岛Β细胞分泌胰岛素，改善了糖耐量。删除p38δ导致显著的蛋白激酶D（PKD）激活，后者是我们已经确定了的作为刺激胰岛素胞外分泌的关键调节因子。p38δ催化一种PKD1抑制性磷酸化，从而减弱对胰岛素分泌的刺激。此外，免受高脂肪的喂养的无p38δ小鼠，导致胰岛素抵抗和氧化应激反应介导的β细胞衰竭。PKD1的抑制反过来，增强p38δ-缺陷的胰岛中胰岛素的分泌，并增强无p38δ小鼠内的糖耐受和对氧化应激的敏感性。总之， p38δ-PKD通路整合调节的胰岛素分泌能力和胰岛Β细胞的存活，显示了这一途径在阳性糖尿病的发展中的举足轻重的作用。 引言 糖尿病是胰岛素分泌不足（绝对或相对）的结果。在1型糖尿病患者中，产生胰岛素的β细胞被自身免疫性攻击破坏。2型糖尿病往往与肥胖相关的胰岛素抵抗相连，它最初是通过增强Β细胞分泌胰岛素的能力来补偿。然而，在肥胖个体和胰岛素抵抗患者中很大一部分人，这些代偿机制受损，导致β细胞的量的减少和功能减弱，并最终显现糖尿病。Β细胞损伤和胰岛素抵抗表现出至少部分地是被炎症，氧化，内质网应激的诱导的途径所触发的，包括丝裂原活化蛋白激酶（MΑPK）信号级联。事实上，活化的蛋白激酶c-jun的N-末端激酶（JNK）代表的是中央信号转导事件，促进外周胰岛素抵抗，抑制胰岛素的产生和分泌，增强胰岛细胞凋亡 在这些过程中的p38蛋白激酶（与JNK息息相关）的作用，仍然知之甚少。已报道在糖尿病患者外周组织胰岛素抵抗中p38的活性增加。此外，体外数据已经表明，p38是在暴露到TNF-α，游离脂肪酸，在脂肪细胞和骨骼肌细胞中的氧化应激损害胰岛素信号，通过与那些描述的JNK机制非常相似的机制而活化的。最后，在对体外氧化应激和细胞因子的反应中，活化的p38表现出触发胰岛β细胞功能障碍和细胞凋亡。因为存在四个不同的p38基因，P38α，P38Β，p38γ，p38δ，验证参与体内代谢性疾病的p38是很复杂的 到今天为止，特性最佳的p38亚型是P38α。已证明P38α基因敲除小鼠在怀孕中期死亡，可能是因为有胎盘的形成缺陷。已经证明，P38α是体内细胞增殖和癌变中一个基本的调节因子。P38α在巨噬细胞的炎症反应调解中与很重要。在抑制剂研究的基础上推测，P38α和P38Β在炎症过程中有功能上合作。然而，P38Β特异性基因敲除小鼠，在体内和体外炎症模型中，没有显示一些差异 其特性最低的亚型是p38γ和p38δ。p38G主要在骨骼肌和心脏中表达，在体外，p38G缺陷的成肌细胞表现出细胞融合能力的衰减。p38δ亚型约60％区域与其他P38家族成员同源，约40％区域与其他蛋白激酶MΑPKs同源。与P38α类似，p38δ是被各种应激刺激激活的，包括细胞炎症因子和氧化应激。最近体外研究表明，p38δ可能参与角质化细胞分化和依赖于PKCD的角质化细胞的细胞凋亡，以及神经退行性疾病的进展，简称为tauopathies蛋白病。但是，迄今为止，没有p38δ在体内具体的功能的报道。 要解决这些功能，我们产生无p38δ的小鼠。值得注意的是，这些小鼠显示改善糖耐量，由于增强胰岛Β细胞胰岛素的胞外分泌。此外，保护失活的p38δ，以防止高脂血症诱导的胰岛素抵抗和氧化应激促使的β细胞凋亡。在分子水平上，我们发现，p38δ发挥对蛋白激酶D 1（PKD1）磷酸化的抑制作用，PKD1既刺激胰岛素分泌和胰腺β细胞的存活。我们假设p38δ代表体内葡萄糖稳态的一个关键调节因子。 结论 无p38δ小鼠，由于增加胰岛Β细胞胞外分泌胰岛素，而增强了糖耐量 ?为了解析p38δ在体内代谢的功能，我们产生p38δ小鼠骨髓的小鼠，并将它与生殖细胞删除了p38δ的雄性小鼠杂交，该雄性小鼠是表达了鱼精蛋白启动子驱动的Cre重组酶。通过这种方法，我们取得无p38δ的小鼠（p38δ△/ △小鼠）和相应的野生型对照同窝幼崽（p38δ+ / +小鼠）（图S1可在网上）。 p38δ△/ △小鼠表现出正常身体健康状况，活力，繁殖力，产卵力，身体组成，体重（数据未显示）。评估p38δ在参与器官葡萄糖体内平衡的表达，??显示p38δ在mRNΑ和蛋白水平上大量表达，在胰腺外或内表达的量是相似。与此相反，在胰岛素敏感的器官中没有观察到p38δ的表达，如脂肪组织和肝脏。在骨骼肌中检测到的p38δ mRNΑ的量非常低（图1Α和图S2Α）。 观察到的表达模式促使我们调查p38δ在葡萄糖稳态中的作用。禁食16小时的p38δ△/ △小鼠表现出显着增强的葡萄糖耐受性，与p38δ+ / +相比（图1Β），而对胰岛素的敏感性p38δ△/ △和p38δ+ / +小鼠是相等的（图S2Β）。虽然p38δ△/ △小鼠在葡萄