血糖浓度超过正常范围损害组织细胞，称葡萄糖毒性，是糖尿病发生、发展的病理因素。胰岛β 细胞分泌胰岛素主要受葡萄糖影响。胰岛素储备指胰岛β细胞内聚集的胰岛素颗粒，当葡萄糖刺激时，靠近细胞膜的胰岛素颗粒与膜融合，“开关式”释放胰岛素入血循环，形成第一时相分泌。第一时相分泌障碍是糖尿病发病早期表现。研究发现，BIG3特异性表达在胰岛β细胞反式高尔基体管网状结构内，通过控制Arf-GTPase活性调节胰岛素颗粒形成储备，起“分子开关”作用。我们前期研究表明，（1）急性糖毒性减损胰岛β细胞胰岛素储备及胰岛素第一时相分泌；（2）BIG3基因敲除小鼠胰岛中胰岛素颗粒明显增多，表层覆盖的网格蛋白表达增加。因此，我们提出，BIG3通过改变Arf-GTPase酶活性，控制胰岛素颗粒外壳网格蛋白组装，调节胰岛素颗粒储备。本研究将探索BIG3—Arf-GTPase—网格蛋白调控的确切机制，对糖尿病预防有重要意义。

Blood glucose over physiological range (3.9～7.8mmol/L) that impairs cells and tissues is defined as glucose toxicity. It is a risk factor for diabetes mellitus. Insulin secretion in pancreatic β-cells is mainly controlled by glucose level. Pooled insulin granules refer to aggregation of insulin granules for intracellular storage. When triggered by glucose stimulus, insulin granules near the cell membrane fused with membrane and immediately release appropriate insulin into the blood circulation that forms fast insulin-secreting response or first phase insulin secretion. Blunted 1st phase insulin secretion is the indicator in early stage of diabetes development. Previous study documented that BIG3 protein express specifically in trans-Golgi network (TGN) of pancreatic β cells. It takes a role as“molecular switch”in controlling the ADP ribosylation factor-GTPase (Arf-GTPase) for insulin granule coating. Our study showed that (1) Acute glucose toxicity impaired the pooled insulin granules and 1thphase of insulin secretion in pancreatic β cells. (2) In BIG3 knockout mice, the clathrin-coated insulin granules increased significantly. Therefore, we hypothesize, that BIG3 could regulate clathrin-coating for insulin granule production. It helps us to explore the molecular pathway of BIG3—Arf-GTPase—Clathrin in insulin granule synthesis. This study will play an important role in prevention of diabetes mellitus

血糖浓度超过正常范围损害组织细胞，称葡萄糖毒性，是糖尿病发生、发展的病理因素。本研究探索胰岛β细胞内调节蛋白BIG3、胰岛素分泌泡蛋白Clathrin及胰岛素分泌功能在葡萄糖刺激影响下的调控机制，对糖尿病预防有重要意义。课题组在1年期研究中，（1）成功分离、培养小鼠胰岛，观察胰岛β细胞结构。采用HE、免疫荧光染色和电镜技术，观察分析正常、急性糖毒性小鼠离体胰岛中BIG3的表达、定位和分布情况；（2）通过葡萄糖刺激胰岛素分泌实验（GSIS），反映胰岛素分泌反应性，测定胰岛素分泌水平，计算胰岛素分泌指数等参数指标；（3）通过免疫荧光技术观察正常、急性糖毒性小鼠离体胰岛中BIG3 的表达、定位和分布情况以及胰岛素分泌泡外层结构蛋白Clathrin形态学特点；（4）通过western blotting技术完成了BIG3、Clathrin蛋白相关分子生物学基本实验；（5）已完成实验数据的整理、统计分析，总结资料并完成研究总结。研究结果表明，（1）胰岛β细胞及胰岛素分泌泡形态学基本特征在急性高血糖刺激作用后有显著改变；（2）胰岛β细胞分泌胰岛素功能在急性高血糖刺激作用后显著衰退，与细胞内胰岛素储存减少有关；（3）应用共聚焦荧光显微镜技术，成功观察到小鼠胰岛中BIG3蛋白的表达、定位和分布。BIG3和Clathrin均存在于胰岛β细胞胞浆内，靠近细胞核区域，两者存在机制上的调节关联性；（4）应用Western blotting技术确定了大分子蛋白BIG3（240KD）和Clathrin蛋白（190KD）定量分析技术条件, 获得了探索性研究数据。课题组研究成果参加中华医学会糖尿病学分会2017年第21次全国学术会议交流，发表核心期刊3篇，培养博士研究生1人，硕士研究生1人。研究中克服了糖毒性小鼠模型制备、胰岛分离以及大分子蛋白的Western blotting定量分析等技术困难，为今后进一步申报课题奠定了坚实的基础。