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糖尿病是一类胰岛素分泌绝对或相对不足而导致全身性代谢紊乱的综合症。在糖尿病的发病过程中,胰岛β细胞的数量减少以及功能缺失影响到胰岛素合成和分泌。糖尿病患者的主要临床症状表现为持续高血糖,高血糖进一步诱导胰岛β细胞的氧化应激和氧化损伤,形成恶性循环,加速病情发展。研究表明,核因子E2相关因子2(NF-E2-related factor2,Nrf2)在氧化应激刺激下入核,与顺式启动元件ARE(Advanced Glycaion End Products)结合,启动下游抗氧化酶,如NQO-1(NADPH:Quinone Oxidoreductase-1)的表达,保护细胞免受氧化损伤。但是,有关Nrf2表达在降低高糖诱导胰岛β细胞氧化应激的作用并不十分清楚。本文用不同浓度葡萄糖处理胰腺NIT-1β细胞,研究高糖诱导的氧化应激对Nrf2入核转运的作用,进一步探讨其抗氧化保护对胰腺β细胞功能的影响,阐明Nrf2/ARE信号通路在糖尿病状态下拮抗氧化应激的作用机制。 以过氧化氢(H2O2)和N-乙酰半胱氨酸(N-acetylcysteine,NAC)为阳性对照和自由基清除对照,NIT-1β细胞经5.6、7.8、11.1、16.7、22.2和27.6 mmol/L葡萄糖处理24、48和72 h,分别检测不同浓度葡萄糖处理后胰岛β细胞活力、胰岛素合成与分泌和细胞内活性氧自由基(Reactive Oxygen Species,ROS)水平。结果发现,NIT-1β细胞经各种浓度葡萄糖处理24 h后,其细胞活力、胰岛素分泌和胞内ROS水平没有变化,但11.1和27.6 mmol/L葡萄糖处理组细胞的胰岛素合成水平分别为5.6 mmol/L处理组的2和3.5倍;细胞经葡萄糖处理48 h后,细胞活力和细胞内ROS生成水平明显升高,但细胞合成和分泌胰岛素的水平显著降低;细胞经5.6、7.8、11.1 mmol/L葡萄糖处理72 h后,细胞活力升高,胰岛素合成和分泌的水平明显降低,其中27.6 mmol/L葡萄糖组细胞活力和胰岛素分泌的降低最为明显。并且,细胞经各种浓度葡萄糖处理72 h后的胰岛素合成与分泌水平明显低于葡萄糖处理24和48 h的细胞。进一步研究发现,5.6mmol/L葡萄糖和H2O2共处理后细胞内ROS生成水平显著升高,合成与分泌胰岛素水平降低;当细胞经NAC预处理后,27.6 mmol/L葡萄糖组细胞内ROS水平明显降低,胰岛素合成与分泌水平升高。以上结果提示葡萄糖诱导细胞合成与分泌胰岛素的水平与ROS生成有关。 NIT-1β细胞经5.6、7.8、11.1、16.7、22.2和27.6 mmol/L葡萄糖处理48 h后,使用Western blot检测细胞内总Nrf2、胞浆和核内Nrf2蛋白质表达,RealTime-PCR法检测Nrf2下游Ⅱ相抗氧化酶NQO-1基因的表达。同时,分析Nrf2抑制剂Brusatol和Nrf2激活剂tBHQ对细胞内ROS、胰岛素合成和分泌水平的影响,并探讨Nrf2入核对NIT-1β细胞氧化应激及其功能的影响。研究发现,葡萄糖呈浓度依赖性地增加胞浆Nrf2转运入核,上调NQO-1基因的表达。与27.6mmol/L葡萄糖处理组相比,细胞经Brusatol(120 nmol/L)共处理后,细胞内Nrf2入核水平明显下降,细胞内的ROS水平增加,细胞合成与分泌胰岛素的水平明显降低;当细胞经tBHQ(20μmol/L)和27.6 mmol/L葡萄糖共处理后,细胞内ROS水平明显降低,合成与分泌的胰岛素水平升高。以上结果表明,NIT-1β细胞在高糖诱导的氧化应激时,细胞的Nrf2入核水平升高,并上调抗氧化酶基因的表达,但细胞合成与分泌胰岛素能力并没有升高。相反,tBHQ促进Nrf2入核表达,细胞抗氧化能力升高,ROS水平下降,胰岛素合成与分泌水平上升。 本研究的结果提示,高浓度葡萄糖诱导的氧化应激参与胰岛素合成和分泌,并促进胞浆Nff2的入核转运,Nrf2的入核表达对胰腺细胞存活起到了一定的保护作用,也对胰岛素的合成和分泌产生影响。