目的:糖尿病（DM）的发生与胰岛素绝对或相对不足有关,它是一种以高血糖为特征的进行性代谢紊乱疾病。研究表明,细胞分裂周期蛋白Cdc42在胰岛素的合成与分泌中起关键作用。此外,非必需氨基酸-谷氨酰胺可能参与胰岛素的合成与分泌,其具体机制尚不明确。我们旨在探讨Cdc42在谷氨酰胺介导胰岛素合成与分泌中的作用及其分子机制,为糖尿病的防治提供新的策略。方法:1.特异性敲除胰岛β细胞Cdc42小鼠的制备和基因型鉴定:利用Cdc42-Flox小鼠与RIP-CRE小鼠（携带大鼠胰岛β细胞特异性胰岛素启动子的CRE重组酶）交配繁殖获得胰岛β细胞特异性敲除Cdc42的小鼠。通过PCR对小鼠尾尖DNA进行基因型鉴定。利用胶原酶P（CLG）法手工挑选金黄色胰岛细胞团,进行Western blot和RT-q PCR实验,检测胰岛细胞中Cdc42蛋白和m RNA敲除情况。2.小鼠葡萄糖耐量实验小鼠饥饿处理16h（禁食不禁水）,首先检测空腹（0min）血糖浓度,然后腹腔注射20%葡萄糖溶液（2g/kg）5min后,注射7.5%谷氨酰胺（Ala-GLN）溶液（0.75g/kg）,检测15min、30min的血糖浓度。3.小鼠胰岛素合成与分泌的检测RT-q PCR检测小鼠胰岛细胞系β-TC6细胞胰岛素m RNA表达水平;体外分离小鼠胰岛细胞团,进行Western blot和ELISA试剂盒检测胰岛素的合成与分泌。4.检测胰岛β细胞中谷氨酰胺酶表达情况使用Cdc42特异性抑制剂ML141,配合不同浓度葡萄糖或谷氨酰胺刺激小鼠胰岛细胞系β-TC6细胞6h,利用免疫荧光检测细胞内谷氨酰胺酶（GLS1）和胰岛素的表达;体外分离小鼠（F/F+＆F/F-）胰腺组织,经固定、脱水、包埋、切片、染色,进行免疫组化,检测胰岛细胞内GLS1和胰岛素的分布情况。5.检测调控谷氨酰胺酶表达的相关蛋白1)使用Cdc42特异性抑制剂ML141处理或PCMV6-Cdc42（T17N）-Flag质粒（显性失活型）转染小鼠胰岛细胞系β-TC6细胞,或体外分离小鼠（F/F+＆F/F-）胰岛,不同浓度葡萄糖或谷氨酰胺刺激相应时间,利用Western blot检测和比较PAK1、P38和STAT3蛋白磷酸化表达情况。2)采用谷氨酰胺酶抑制剂968处理小鼠胰岛细胞系β-TC6细胞,利用Western blot检测P38和STAT3蛋白磷酸化表达情况。结果:1.成功构建胰岛β细胞特异性敲除Cdc42小鼠Cdc42-Flox小鼠与RIP-CRE小鼠交配成功,获得胰岛β细胞特异性敲除Cdc42的小鼠。同时带有Lox P和CRE序列为特异性敲除鼠（F/F+＆KO）;仅带有Lox P序列为对照鼠（F/F-＆WT）。Western blot和RT-q PCR实验结果显示,敲除组小鼠的胰岛细胞中Cdc42的蛋白和m RNA水平明显低于对照组,表明特异性敲除胰岛β细胞Cdc42的小鼠构建成功。2.胰岛β细胞缺失Cdc42明显降低谷氨酰胺在小鼠葡萄糖耐量反应中的敏感性和协同作用,减少胰岛素的合成与分泌小鼠葡萄糖耐量和ELISA实验结果显示:谷氨酰胺明显改善腹腔注射葡萄糖介导的小鼠糖耐量反应,明显增加胰岛素分泌;但胰岛β细胞缺失Cdc42（KO）小鼠的血糖值未得到改善,血液中胰岛素含量显著下调,且谷氨酰胺与葡萄糖共同介导的胰岛组织中胰岛素含量明显减少。3.抑制或敲除Cdc42显著抑制胰岛β细胞中谷氨酰胺酶和胰岛素表达抑制Cdc42活性后,无论低糖、高糖还是谷氨酰胺刺激,胰岛β细胞中谷氨酰胺酶和胰岛素的表达均显著下降;胰岛β细胞特异性敲除Cdc42小鼠胰腺组织中谷氨酰胺酶和胰岛素表达明显减少。4.抑制或敲除Cdc42显著降低胰岛β细胞中P38和STAT3的磷酸化抑制Cdc42活性显著降低胰岛β细胞PAK1、P38和STAT3磷酸化;胰岛β细胞缺失Cdc42基因后,胰岛P38磷酸化也呈现相同趋势。5.抑制谷氨酰胺酶活性对胰岛β细胞中STAT3的磷酸化水平无明显影响Western blot结果显示:968抑制GLS1活性后,P38磷酸化显著降低,但STAT3磷酸化未见明显变化。结论:我们的研究表明,胰岛β细胞缺失Cdc42显著减弱谷氨酰胺改善机体葡萄糖耐量以及谷氨酰胺与葡萄糖协同促进胰岛素合成与分泌的作用。胰岛β细胞缺失Cdc42或活性减弱显著抑制胰岛β细胞表达谷氨酰胺酶和胰岛素。Cdc42可能通过信号转导与转录激活因子3（STAT3）参与调控胰岛β细胞中谷氨酰胺酶的表达,进而通过谷氨酰胺代谢影响胰岛素的合成与分泌。