Uncovering the molecular basis for nutritional reprogramming of pancreatic β-cells

Type 2 diabetes er en af de største sundhedsmæssige udfordringer i verden. Diabetes forårsager hvert år millioner af dødsfald. og andelen af type 2 diabetes patienter er stærkt stigende. Diabetes er karakteriseret ved når β-cellerne i bugspytkirtlen ikke længere er i stand til at producere nok insulin til oplagring af næringsstoffer. Den øgede tilgængelighed af næringsstoffer er blevet vist til at spiller en kritisk rolle for β-cellernes evne til at tilpasse sig til det stigende behov for insulin. Imidlertid kan overskydende næringsstoffer også inducere et stressrespons, som i sidste ende kan fører til β-celledysfunktion. For at forstå hvordan type 2 diabetes udvikler sig, er det nødvendigt at forstå og kortlægge de mekanismer der ligger bag β-cellernes evne til at tilpasse sig til næringsstoffer.


I denne afhandling har vi brugt forskellige model systemer og metoder til at undersøge β-cellernes evne til at tilpasse sig til øget mængder af næringsstoffer. Det er velkendt, at stimulering med glukose fører til en omprogrammering af β-cellerne, som enten forstærker β-cellernes evne til at dele sig eller nedsætter deres funktion. I det første studie demonstrerer vi, at stimulering med høje koncentrationer af glukose resulterer i en bifasisk omprogrammering af det transskriptionelle netværk i β-celler. Ved at integrere data omkring genekspression med data omkring motiv berigelse, identificerede vi flere nye transkriptionelle regulatorer af glukoseresponset i β-celler. Vi fokuserede på den nukleare receptor RORγ, og demonstrerer at RORγ er en ny regulator af deling af β-cellerne i INS-1E celler og primære β-celler fra rotter.
Det første studie lagde grundlaget for det næste studie, hvor vi har anvendt en massespektrometribaseret strategi, RIME, for at identificere andre transkriptionelle regulatorer af glukoseresponset i βcellerne. Vi brugte en underenhed af Mediator komplekset, MED1, til at identificere proteiner forbundet med aktive enhancere i INS-1E celler stimuleret med glukose. Af de identificerede proteiner (kandidatfaktorer) fokuserede vi på cofaktoren Mybbp1a. Vores data viser at Mybbp1a spiller en vigtig rolle for hvordan β-celle responderer på glukose, og deres evne til at dele sig.


Mekanismerne der ligger bag omprogrammering som nærringsstoffer forårsager i β-cellerne in vivo mangler at bliver undersøgt. I et tredje studie, anvendte vi en ny musemodel, Ins1CreTRAP-musen, som gjorde det muligt at detektere β-celle-specifikke genomiske ændringer in situ. Vi viste, at kortvarig fodring med en diæt med højt fedtindhold førte til nedsat glukosetolerance og øget deling af β-cellerne. Vi lyktes imidlertid ikke med at effektivt etablere protokollen knyttet til denne musemodel. Af denne grund, anvendes der i øjeblikket andre metoder baseret på enkeltcellesekventering som et alternativ til at undersøge β-celle specifikke genomiske ændringer som respons på næringsstoffer.