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背景:胰岛β细胞功能下降及外周组织胰岛素抵抗是2型糖尿病的主要特征。临床常用口服降血糖药二甲双胍能够激活外周组织细胞内AMPK(AMP-ActivatedProtein Kinase),增加组织摄取葡萄糖,改善外周组织胰岛素抵抗,降低血糖。AMPK,即AMP活化的蛋白激酶,最主要的生物学效应是通过感受胞浆内AMP/ATP比值的变化,调节脂肪酸的氧化代谢。在胰岛β细胞,葡萄糖通过氧化代谢直接改变细胞内腺苷酸水平,表现为高糖抑制AMPK表达和活性。目前关于AMPK对外周组织影响的研究较多,对胰岛β细胞的研究主要集中在对胰岛素分泌方面,且报道不一,同时AMPK对β细胞下游靶分子的研究也很少。PDX-1(Pancreatic/Duodenal Homeobox-1),即胰腺十二指肠同源异型盒因子-1,是一种在胰岛β细胞特异表达的转录因子,在β细胞的发生、分化、成熟以及再生等过程中起重要作用。能够促进胰岛素及相关基因的转录,对胰岛细胞内分泌功能起重要调节作用。目前国内外对AMPK和PDX-1分别都有大量研究,但二者关系不清楚,仅有一篇报道同时涉及AMPK与PDX-1,探讨二者相关性。PDX-1是否受AMPK调控,是否是AMPK下游分子,有待进一步研究。过氧化物酶体增殖物激活受体(Peroxisome Proliferator-Activated Receptors,PPARs)是配体调节的转录因子,属核受体超家族成员。PPARα、PPARγ是PPARs家族的两个亚型,目前PPARα和PPARγ的激动剂在临床上主要用于调节脂质代谢和改善胰岛素敏感性。在胰岛细胞和骨骼肌细胞有AMPK影响PPARα表达的报道,那么,除PDX-1外,PPARα可能也是AMPK的下游分子。另外,PPARα和PPARγ具有相同的PPRE序列,在PDX-1启动子上已发现与PPRE相似的序列,是否AMPK也影响PPARγ呢?由此我们假设PDX-1,PPARα和PPARγ都是AMPK的下游分子。如果假设成立,PPARα、PPARγ是否参与AMPK对PDX-1调控?目的:1.AMPK活性改变是否影响PDX-1、PPARα和PPARγ的表达,即PDX-1、PPARα和PPARγ是否是AMPK的下游分子;2.PPARα和PPARγ是否参与AMPK对PDX-1的调控作用;3.“生理状态”下,观察AMPK对胰岛素含量及葡萄糖刺激的胰岛素分泌(GSIS)功能的影响。方法:INS-1细胞分为八组:C组,正常组;A组,0.5 mM AICAR(AMPK激动剂);CC组,10μM Compound C(AMPK阻断剂);AC组,0.5 mM AICAR+10μMCompound C;M组,5μM MK886(PPARα阻断剂);AM组,0.5 mMAICAR+5μM MK886;B组,50μM BADGE(PPARγ阻断剂);AB组,0.5 mM AICAR+50μM BADGE。RT-PCR和实时定量RT-PCR检测INS-1细胞PDX-1、PPARα和PPARγ基因转录水平的表达;Western blot检测细胞核内及胞浆内PDX-1蛋白水平表达;免疫沉淀检测总蛋白中PPARα蛋白水平表达。放射免疫法测定胰岛素浓度。结果:1.PDX-1,PPARα,PPARγ表达水平的变化:与正常对照组相比,AMPK在AICAR作用下激活时,PDX-1,PPARα和PPARγmRNA水平均显著上升;与A组比较,AMPK在Compound C作用下失活时,PDX-1,PPARα和PPARγmRNA水平下降。蛋白表达水平:AMPK激活时,总蛋白中PPARα与核内PDX-1蛋白表达水平与正常对照组相比上升;与A组相比,AMPK失活时总PPARα蛋白与核PDX-1蛋白表达水平下降。2.PPARα/PPARγ阻断剂对核内PDX-1蛋白水平的影响:与A组相比,AM组和AB组核内PDX-1蛋白水平显著下降;AM组与M组之间,AB组与B组之间PDX-1蛋白水平变化不显著。3.细胞内胰岛素含量和葡萄糖刺激胰岛素分泌(GSIS)功能的变化:与正常对照组相比,AMPK激活显著降低INS-1细胞内胰岛素含量。同时,也降低GSIS和胰岛素分泌指数(ISI)。结论:①AMPK对PDX-1,PPARα和PPARγ的表达均有调控作用,PDX-1,PPARα和PPARγ是AMPK的下游分子;②PPARα/PPARγ参与AMPK对PDX-1的调控,提示INS-1细胞中存在AMPK-PPARα/PPARγ-PDX-1通路;③“生理状态”下,AMPK激活可降低细胞内胰岛素含量与GSIS。