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.2006年2月；4（2）：e39。
doi:10.1371/journal.pbio.0040039。 Epub 2006年1月31日。

胰腺β细胞中Smad7的条件性表达干扰TGF-β信号传导并诱导可逆性糖尿病

诺拉·G·斯马特 1, 阿萨·阿佩尔奎斯特, 顾雪英, 艾琳·B·哈蒙, 詹姆斯·N·托珀, 雷蒙德·麦克唐纳, Seung K Kim先生
附属公司

胰腺β细胞中Smad7的条件性表达干扰TGF-β信号传导并诱导可逆性糖尿病

诺拉·G·斯马特等。 公共科学图书馆生物. 2006年2月.

摘要

识别维持和促进成人胰岛功能的信号通路将加速我们对器官发生的理解，并改进糖尿病等疾病的治疗策略。先前的研究表明转化生长因子-β（TGF-β）信号通路是胰岛发育的重要调节因子，但尚未确定该信号通路是否是成人胰腺必需的胰岛功能所必需的。在这里，我们描述了一个表达Smad7的条件系统，Smad7是TGF-β信号的一种有效抑制剂，以确定该途径在成人和胚胎β细胞中的不同作用。Smad7在Pdx1+胚胎胰腺细胞中的表达导致显著的胚胎β细胞发育不全和新生儿死亡。成人Pdx1+细胞中Smad7的条件性表达降低了MafA、menin和其他调节β细胞功能的因子的可检测β细胞表达。胰岛TGF-β信号转导恢复后，胰岛胰岛素含量降低和低胰岛素血症会导致明显的糖尿病，并得到完全逆转。因此，我们的研究表明TGF-β信号传导对于建立和维持成熟胰腺β细胞的明确特征至关重要。

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数字

图1
图1。Smad7在胚胎Pdx1中的条件表达+细胞导致胰腺畸形
（A–D）具有指定基因型的E17.5胚胎的全套腹部器官。（A–C）E17.5处野生型和双转基因胰腺视图（用破折号勾勒）Pdx1-tTA/Smad7型老鼠。（C） 显示了（B）中箭头标记的胰腺区域的放大视图。（C）中标记的相邻器官：St，胃；Sp，脾脏；Du，十二指肠。（D） 双转基因Pdx1-tTA/Smad7型服用强力霉素的母亲的胚胎(+道克斯)发育出形态正常的胰腺。通过免疫组织化学在具有所示基因型的E14.5小鼠的胰腺中检测到（E–L）Smad7（红色）或Pdx1（绿色）的表达。胰高血糖素的（M–O）免疫组织化学检测+（红色）和胰岛素+具有指定基因型的小鼠P1处的（绿色）细胞。（O） 双转基因Pdx1-tTA/Smad7型服用强力霉素的母亲的胚胎(+道克斯)形成外观正常的胰岛。原始放大倍数为（A–D）4倍，（E–H）63倍，（I–O）20倍。
图2
图2。多西环素依赖性Smad7的表达及其对TGF-β信号转导的抑制Pdx1-tTA/Smad7型成人岛屿
数据来自4-5个月龄雄性小鼠的组织。（A–C和E–J）Smad7在野生型和Pdx1-tTA（预测值）免疫组化研究显示双转基因胰岛素表达β细胞（绿色）中Smad7表达（红色），而对照组则无法检测到Pdx1-tTA，TRE-Smad7型成人。（D） 对纯化胰岛的RT-PCR研究证实Smad7公司双转基因胰岛中的mRNA（箭头）Pdx1-tTA/Smad7型成人。（K） 在双转基因动物中诱导Smad7过度表达，然后用强力霉素治疗(+道克斯)，Smad7表达式返回到野生类型级别。（L–N）磷酸-Smad2（白色）的免疫组织化学检测。（L和M）与Pdx1-tTA（预测值）β细胞，双转基因β细胞中磷酸-Smad2的积累减少Pdx1-tTA/Smad7型成人。（N） β细胞中phospho-Smad2的表达Pdx1 tTA/Smad7型强力霉素治疗的动物(+道克斯)恢复正常。在（L，N）中，箭头指向自动荧光血细胞。所有显微照片的原始放大倍数为63倍。
图3
图3。糖尿病与胰腺β细胞Smad7表达后胰腺胰岛素分泌减少
数据以平均值±SEM表示。数据来自每种基因型至少四只小鼠的十胎。第页-（A–G）中的值和统计意义反映了双转基因小鼠与产品数据1 tTA控件，除非另有说明。（A） 具有指定基因型的雄性小鼠的随机喂养血糖水平。女性室友也获得了类似的数据（未公布的数据）。（B） 对具有指定基因型的雄性小鼠（8-10周龄）在禁食14小时后进行腹膜内葡萄糖激发。（C） 随机喂食期间来自具有指定基因型的雄性小鼠的血清胰岛素。小鼠为8-10周龄。（D） 具有指定基因型的10至12周龄小鼠的总胰岛素水平。胰岛素水平以ng/mg胰腺蛋白表示。（E–G）通过治疗双转基因逆转显性糖尿病和受损胰岛素水平Pdx1-tTA/Smad7型使用强力霉素的小鼠。（E） 暴露于指定基因型和年龄（出生后数周）的小鼠后，随机喂食期间的血糖水平。（F） 在连续暴露多西环素5周后，对具有指定基因型的12至14周龄小鼠进行14小时隔夜禁食后的腹膜内葡萄糖挑战。（G） 连续接触多西环素5周后，随机喂食12至14周龄具有指定基因型的小鼠期间的血清胰岛素。（H） 多西环素对胰岛素中Smad7的诱导作用+单元格使用RIP-rtTA/Smad7型动物也会产生随机进食血糖水平升高的小鼠。对于所有面板：*对<0.05**对< 0.01.
图4
图4。条件Smad7表达改变维持成体β细胞重要因子的表达
数据来自4-5月龄雄性小鼠的组织。（A-C）胰岛素的免疫荧光检测+β细胞（绿色）和胰高血糖素+野生型β细胞（红色），产品数据1 tTA和双转基因Pdx1-tTA/Smad7型老鼠。（C） 在一些双转基因中检测到胰岛增大Pdx1-tTA/Smad7型强力霉素停药后的小鼠。（D） 双转基因石蜡切片中胰岛形态正常Pdx1-tTA/Smad7型动物再次给予强力霉素后5周，如材料和方法。（E–H）Smad7改变表达胰岛素（绿色）的β细胞中MafA（红色）的表达。（F和G）双转基因中表达MafA的β细胞的数量Pdx1-tTA/Smad7型与对照组相比减少了(n个= 3). （E和F）Pdx1-tTA（预测值）与野生型对照组相比，动物体内表达MafA的胰岛细胞数量也略有减少。（H） 糖尿病双转基因后Pdx1-tTA/Smad7型动物再次服用强力霉素(+道克斯)，胰岛MafA表达正常。石蜡切片进行染色。（I–K，M–O）核p27的表达基普1（黑色，I–K）和梅宁（红色，M–O）在成人中减少Pdx1-tTA/Smad7型与野生型和Pdx1-tTA（预测值）控件(n个= 5). （五十） 糖尿病双转基因后Pdx1-tTA/Smad7型再次给动物注射多西环素(+道克斯)，第27页基普1表达相对正常。（P–R）Nkx6.1表达（红色）在Pdx1-tTA/Smad7型动物。（H）和（F）中的箭头标记自动荧光血细胞。原始放大倍数为20倍（A–D，I–L）和63倍（E–H，M–R）。
图5
图5。缺乏Gdf11小鼠β细胞减少MafA的表达
（A和B）E17.5野生型胚胎中Nkx6.1（红色）和MafA（绿色）的免疫组织化学检测。（C） 合并（A）和（B）。（D） E17.5野生型胚胎中胰岛素（绿色）和MafA（红色）的共表达。（E） MafA的量化+单位面积的单元格Gdf11型 +/+和Gdf11型 −/−胚胎。（F和G）Nkx6.1（红色）和MafA（绿色）的免疫组织化学检测Gdf11型 −/−胚胎。（H） （F）和（G）的合并。（G-I）减少MafA+中的单元格Gdf11型 −/−胚胎。（J） 增加了Nkx6.1的数量+美国金融管理局−中的单元格Gdf11型 −/−E17.5小鼠。（E）和（J）中的星号表示对< 0.05. 每个基因型使用三到四只动物进行量化。（H）中的箭头表示自动荧光血细胞。所有图像的原始放大倍数为63倍。
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中的注释

  • 胰岛素生物学生化难题中的一个新板块。
    Chanut F号。 Chanut F号。 《公共科学图书馆·生物》。2006年2月；4（2）：e59。doi:10.1371/journal.pbio.0040059。Epub 2006年1月31日。 《公共科学图书馆·生物》。2006 PMID：20076535 免费PMC文章。 没有可用的摘要。

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