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研究背景:糖尿病(Diabetes Mellitus,DM),主要是由于代谢障碍所导致的慢性疾病,目前已从少见病变成一个全球流行的严重性疾病,特别是2型糖尿病(Type 2 diabetes mellitus,T2DM)在所有人群中的流行率都在急剧上升。由于T2DM发病机理复杂,治疗手段有限是T2DM的临床治疗的新瓶颈。所以进一步探明T2DM发生发展的具体分子机制,可以为其临床治疗找到新的治疗思路和治疗靶标。胰岛素抵抗(Insulin Resistance,IR)是T2DM发生发展的核心环节。研究证实,在T2DM发病过程中会出现持续性的钙离子紊乱,而用钙通道拮抗剂对糖尿病动物模型进行治疗后可以改善胞内调节紊乱作用,并通过调节细胞钙离子异常改善糖代谢,因此,深入探究胰岛素抵抗状态下的钙离子紊乱,能给临床治疗T2DM带来新思路。Mibefradil能高选择性地阻滞T型钙通道,有研究证明Mibefradil能够改善糖尿病小鼠血糖,可能是通过阻滞T型钙通道而达成的。胞内钙离子浓度升高与钙调蛋白结合会磷酸化钙调蛋白依赖性蛋白激酶2(Calcium/Calmodulin-dependent protein kinase Ⅱ,CaMKⅡ),增加肝糖输出,CaMKⅡ的翻译后修饰可以增强与糖尿病发病密切相关的转录因子FoxO1的细胞核定位。生理条件下胰岛素可以激活FoxO1的磷酸化并使得FoxO1向胞浆移动,调控糖异生的关键限速酶:葡萄糖-6-磷酸激酶(Glucose-6-phosphokinase,G6Pase)及磷酸烯醇式丙酮酸羧激酶(Phosphoenolpyruvate Carboxykinase,PEPCK)表达下调,糖异生过程减弱,血糖下降。因此本课题将通过研究Mibefradil调节CaMKⅡFoxO1通路在糖尿病糖代谢中的作用及其机制,初步探寻改善钙离子紊乱与调节糖代谢的关系,进一步阐述糖尿病的发病机制,为临床治疗预防糖尿病找寻可能的新方向。方法:1.探究Mibefradil处理后能否改善STZ/HFD小鼠糖代谢并保护糖尿病靶器官。采用STZ联合高脂饲料喂养构建STZ/HFD小鼠模型,腹腔注射Mibefradil治疗一周后,检测其对各组小鼠基础糖代谢指标,糖尿病受累靶器官如心脏、肝脏的病理变化。2.阐明Mibefradil通过CaMKⅡ-FoxO1通路改善糖代谢。采用PA诱导IR模型,检测糖原合成,葡萄糖消耗,CaMKⅡ-FoxO1信号通路相关基因和蛋白表达水平,及其磷酸化水平。结果:1.Mibefradil能改善链脲佐菌素/高脂喂养(STZ/HFD)小鼠糖代谢并保护心肌细胞。Mibefradil能够降低STZ/HFD小鼠血糖,增加胰岛素敏感性,增加肝糖原合成,减少肝细胞炎性浸润和脂肪样变,改善高血糖情况下的心肌肥大和心肌纤维化2.Mibefradil通过CaMKⅡ-FoxO1通路改善糖代谢。Mibefradil药物治疗后可增加IR细胞糖原合成,增加细胞的葡萄糖消耗,降低糖异生调控转录因子FoxO1及关键酶的基因及蛋白表达水平,能降低胞内钙离子浓度,下调CaMKⅡ的磷酸化水平,同时增加IR细胞的Akt及FoxO1的磷酸化水平,减少FoxO1的核定位从而改善细胞的胰岛素抵抗。结论:Mibefradil具有降低2型糖尿病高血糖的作用,可保护糖尿病状态下肝脏和心脏组织,该效应是通过改善细胞内钙离子紊乱,调节CaMKⅡ/AKT/FoxO1通路实现的。