自噬通过溶酶体通透酶Spinster1介导全氟辛烷磺酸所致胰岛素抵抗的作用研究

Epidemiologic study indicated that perfluorooctane sulfonate (PFOS) was related with the etiology of insulin resistance in general human population. In our previous studies, we found that PFOS stimulated autophagy in human liver HepG2 cells, induced insulin resistance, and induced lysosomal membrane permeabilization through lysosomal permease Spinster 1. Therefore, we propose that PFOS-induced insulin resistance is mediated by autophagy through Spinster 1. An autophagy related gene (Atg) binds to Spinster 1, stimulates the efflux of glucose from lysosomes, accelerates cytoplasmic glucose burden. Furthermore, PFOS could inhibit the activity of lysosomal acid lipase (LAL) through autophagy-Spinster 1 pathway, lead to the accumulation of triglyceride, result in insulin resistance eventually. In this study, we aim to find out the specific Atg which binds to Spinster 1 with pull-down experiment and mass spectrum analysis. We will use gene clone and RNA interference technique respectively to investigate the role of Spinster 1 in PFOS-induced insulin resistance. We will observe the changes in lysosomal glucose efflux, the exprssion and activity of LAL, the contents of triglyceride, and the sensitivity to insulin in cells. This study will shed new light on the molecular mechanism of PFOS-induced insulin resistance.

流行病学研究表明全氟辛烷磺酸（PFOS）与胰岛素抵抗有关。我们前期发现PFOS可通过激活自噬过程引起人肝HepG2细胞胰岛素抵抗，并通过溶酶体通透酶Spinster 1引起溶酶体膜通透性增加。本研究提出自噬通过Spinster 1介导PFOS所致胰岛素抵抗的机制假说：自噬相关因子（Atg）结合并激活Spinster 1，一方面引起溶酶体内葡萄糖外流增加，增加胞浆葡萄糖负荷，另一方面引起溶酶体酸性脂肪酶（LAL）活性下降，细胞中甘油三酯聚集，共同导致胰岛素抵抗。本研究用Pull-down技术结合质谱分析，确定与Spinster 1特异性结合的Atg。利用基因克隆和RNA干扰技术从正向和反向分析Spinster 1在PFOS所致胰岛素抵抗中发挥的作用，观察细胞在溶酶体葡萄糖外流转运、LAL含量及活性、甘油三酯含量、胰岛素敏感性等方面的变化。为PFOS引起胰岛素抵抗的分子机制研究提供新的切入点。

全氟辛烷磺酸（perfluorooctane sulfonate，PFOS）是一种持久性有机污染物。流行病学研究表明PFOS与人群胰岛素抵抗发病有关，但具体分子机制未明。溶酶体膜稳定性下降在多种慢性代谢疾病的发生和发展中发挥重要作用，过度的细胞自噬可引起溶酶体膜稳定性下降，自噬如何调控溶酶体膜稳定性有待明确。.我们发现PFOS可通过激活细胞自噬过程引起人肝HepG2细胞胰岛素抵抗，并通过溶酶体通透酶Spinster 1引起溶酶体膜通透性增加，相关实验结果已在本项目审理阶段，于2016年投稿到两篇SCI杂志，并于2016年接受并正式发表。.获得本项目资助后，我们已完成了关于细胞自噬通过Spinster 1介导PFOS所致溶酶体膜通透性增加的研究内容。已成功构建可高表达Spinster 1的稳定细胞株，并发现高表达Spinster 1细胞在胰岛素敏感性和溶酶体膜稳定性方面出现改变。利用pull-down技术和质谱鉴定明确了与Spinster 1相结合的特异性蛋白，并确定了该蛋白多种翻译后修饰中可与Spinster 1相结合的特异性表型，该表型可介导细胞自噬对溶酶体膜稳定性的调控作用。鉴于基金委公布结题报告，而该部分结果尚未公开发表，因此在结题报告中不具体列出该特异性蛋白及表型。.本研究揭示了细胞自噬影响溶酶体稳定性的结构基础。为溶酶体相关疾病，特别是为个人、家庭和社会造成沉重负担的慢性代谢疾病的发病机制提供了新思路。.