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第一部分:锌作为一种必需微量元素,对机体的生长、发育和功能等都至关重要。锌离子进出细胞以及稳态维持主要依赖于金属离子转运蛋白家族SLC39和SLC30。锌离子在巨噬细胞和先天免疫中发挥重要作用,但不同的转运体到底在巨噬细胞中发挥什么样的作用,其中的机制是什么,仍不清楚。为探明这一问题的深层机制,首先在GEO数据库中找到了败血症病人的数据,分析了Slc39 和Slc30a两大家族的表达水平,发现存活的败血症病人的血细胞中SLC39A10与死亡的败血症病人相比下调最为显著。同时,用LPS处理小鼠原代巨噬细胞,发现Slc39a10也是显著下降。从而推测Slc39a10可能在巨噬细胞先天免疫中发挥重要作用。因此,我们构建了Slc39a10巨噬细胞条件性敲除小鼠,并发现和野生型对照相比,敲除小鼠对于LPS诱导的炎性刺激具有抵抗,死亡率显著下降,同时肝脏的损伤和血液中炎性因子水平都显著减低。深入研究发现,机体在炎性刺激的情况下,巨噬细胞数量显著减少,而这种减少是由于巨噬细胞发生了凋亡。在炎性状态下,Slc39al0敲除的巨噬细胞的由于缺乏锌离子,导致p53蛋白稳定性升高,从而诱发了凋亡。Slc39a10和p53的巨噬细胞双敲小鼠的表型进一步验证了Slc39a10敲除小鼠的表型是p53依赖的。本研究确认了金属离子转运蛋白SLC39A10(ZIP10)介导巨噬细胞锌离子摄取,并阐明了其在机体炎性状态下发挥作用的深层分子机制,为炎症及败血症等疾病的防治提供了新靶点。这也是在国际上通过敲除小鼠模型确认SLC39A10为首个巨噬细胞锌转运蛋白。第二部分:我们首先筛选了几种糖尿病模型小鼠(db/db,ob/ob和高脂饲料诱导的糖尿病小鼠)胰岛中Slc39a家族的mRNA表达水平。结果发现Slc39a5基因在不同糖尿病小鼠模型的胰岛β细胞中都显著性的降低。因此,我们构建了Slc39a5胰岛β细胞特异性敲除小鼠,发现Slc39a5敲除抑制了小鼠体内的葡萄糖刺激的胰岛素分泌水平(GSIS),进而导致机体葡萄糖不耐受。进一步的研究发现Slc39a5胰岛β细胞敲除小鼠胰岛中Glut2下调。通过胰岛素分泌关键调节蛋白以及ARE信号通路分析,发现了 Slc39a5可能通过PGC-1α介导的ARE信号通路,改变胰岛β细胞的ATP合成及应激信号分子水平,从而调节胰岛素的分泌。最后,我们也同样确认了Slc39a 缺失的胰岛β细胞锌离子吸收的缺陷。综上,我们从整体动物糖代谢、原代胰岛对刺激物的响应以及细胞信号通路三个层面系统分析Slc39a5调节胰岛素分泌的模式和分子机制。对于Slc39a5在胰岛β细胞中的功能及调控信号的阐明,有助于我们提供一种理解不同药物作用靶点的新的视角,也为进一步的治疗糖尿病代谢紊乱提供了一种新的策略。