PINK1介导的线粒体自噬对胰岛β细胞功能的调控作用及机制研究

Cumulative clinical studies indicate the close association between mitochondrial defects and pancreatic β cell dysfunction，but the mechanisms underlying remain largely unknown. Recent studies of PINK1 have provided a causal role in regulating mitochondrial function in neurons. Our previous works also demonstrate that the upregulation of PINK1 promotes mitophagy, which attenuates the mitochondrial damage in cardiomyocytes induced by conditions of oxidative stress. Another interesting observation is the regulation of PINK1 protein level links to oxidative stress. The role of PINK1 and its contribution to pancreatic β cell function have not been characterized. Based on above-mentioned facts, we put forward the following hypothesis that PINK1 activates mitophagy under oxidative stress, which regulates mitochondrial bioenergetic function and pancreatic β cell function. To validate these hypothesis, we will assess the impact of PINK1 overexpression and knock-down on the mitochondrial and pancreatic β cell function under the severe levels of oxidative stress in pancreatic β cell, and attempt to unveil the mechanisms of PINK1 regulation by disturbing autophagy.Furthermore, apoptosis and glucose-stimulated insulin secretion in pancreatic β cell will be measured to identify the key role of PINK1 involved in activating mitophagy. The studies will illustrate the relations of mitophagy and pancreatic β cell function, which drive the development of effective therapeutic approaches.

临床研究证实线粒体功能障碍与胰岛β细胞功能损伤关系密切, 但机制未完全阐明。近年来的研究发现神经元中PINK1对线粒体的功能有调控作用。我们的前期研究证明，通过对PINK1的上调可诱导线粒体自噬，从而减轻氧化应激对心肌线粒体的损伤。我们还发现氧化应激可诱导胰腺中的PINK1表达，而PINK1在胰腺组织中的具体作用和其表达变化是否影响胰岛β细胞的功能尚不清楚。据此，我们提出假说：PINK1可通过调控胰岛β细胞中线粒体自噬的过程，影响线粒体和胰岛β细胞氧化损伤的程度。本课题将通过高表达和基因沉默PINK1的手段，在细胞和组织上考察PINK1对氧化应激引起线粒体损伤的调控作用，进一步考察对自噬的抑制是否能阻断PINK1的调控作用。并在细胞和组织水平上考察PINK1对胰岛β细胞凋亡和功能的影响。以期明确PINK1介导的线粒体自噬在胰岛β细胞中的生理作用，为胰岛β细胞功能损伤的治疗提供新思路。

临床研究证实线粒体功能障碍与胰岛β细胞功能损伤关系密切，但机制未完全阐明。近年来的研究发现神经元中PINK1对线粒体的功能有调控作用。前期研究证明，通过对PINK1的上调可诱导线粒体自噬，从而减轻氧化应激对心肌线粒体的损伤。我们还发现氧化应激可诱导胰腺中的PINK1表达，而PINK1在胰腺组织中的具体作用和其表达变化是否影响胰岛β细胞的功能尚不清楚。据此，我们提出假说：PINK1可通过调控胰岛β细胞中线粒体自噬的过程，影响线粒体和胰岛β细胞氧化损伤的程度。本课题通过高表达和沉默PINK1基因的手段，在细胞水平考察PINK1基因对细胞氧化应激引起线粒体损伤的调控作用，进一步考察对自噬的抑制是否能阻断PINK1的调控作用。以期明确PINK1介导的线粒体自噬在胰岛β细胞中的生理作用，为胰岛β细胞功能损伤的治疗提供新思路。在本研究中，通过对INS1细胞进行PINK1基因的过表达和敲减，使INS1细胞的PINK1基因过表达和下调，进而对线粒体自噬相关蛋白的表达情况进行了检测。实验结果表明，与线粒体自噬密切相关的SAM68蛋白与PINK1基因的表达有密切联系。根据结果推断，推测PINK1基因主导SAM68蛋白的合成，进而调节着胰岛细胞线粒体的自噬。实验结果也显示其余与线粒体分裂及融合有关的蛋白Opa1、Drp1、Mfn1、Mfn2均与PINK1基因的表达情况有一定关系。可以推断PINK1基因具有调节胰岛细胞线粒体自噬情况的作用。