比较研究鞣花酸及其代谢产物UrolithinA通过启动线粒体自噬重塑胰岛β细胞功能的作用及信号机制

Progressive pancreatic islet β cell loss even failure is the key problem in the pathogenisis and progression of diabetes,mitochondrial dysfunction has been found to be the key cause. Mitochondrial autophagy (mitophagy) can recover cell function，reshape the young state of the cell by removing the abnormal or senescent damaged mitochondria.Urolithin A is a kind of metabolic product of ellagic acid byintestinal microflora ,was found to have amazing anti-aging effect and has been identified as the only natural product till now that can restart the mitophagy, can restore the vitality of aging skeletal muscle,but little is known about it’s effects on islet β cell.. We assume that Urolithin A may remodeling islet β cell viability and recovering the function of pancreatic β cells. Our research work have found that ellagic acid can increase cell autophagy,protect β cell function.Therefore, this study intends to observe the effect of Urolithin A preventing the occurrence and progression of diabetes mellitus by using diabetes animal model and β cell culture in vitro, To explore the mechanism of β cell protection of Urolithin A through improving mitochondrial function by restarting mitophagy, and further to explore the signaling pathway of Urolithin A regulating mitophagy through Nrf2/PINK1/Parkin,Nrf2/Txnip/Parkin signaling pathway, and comparative study with ellagic acid also will be done. . This research helps to find an effective method to prevent the loss of pancreatic β cells, has certain practical meaning for the deeper exploitation of active ingredients of pomegranate-a kind of characteristics fruits of Xinjiang province, this research also can give some enlightment for finding antidiabetic new drug by targeting mitophagy regulation.

进行性的胰岛β细胞丧失甚至衰竭是糖尿病发生、发展的首要问题，线粒体功能异常被发现是关键原因。线粒体自噬通过清除功能异常或衰老的线粒体能修复细胞功能。UrolithinA是鞣花酸经肠道菌群代谢的产物，能重启线粒体自噬修复骨骼肌功能，被发现有惊人的抗衰老作用，但其能否使胰脏β细胞'返老还童"未知。我们前期工作发现石榴鞣花酸可以上调细胞自噬保护胰岛β细胞功能，因此本课题拟采用糖尿病动物模型和体外胰岛β细胞培养，观察并比较鞣花酸及其代谢产物UrolithinA通过重启线粒体自噬修复线粒体功能，从而重塑胰岛β细胞功能，阻止糖尿病发生、发展的作用，并进一步从Nrf2/PINK1/Parkin和Nrf2/Txnip/Parkin信号途径探讨其调控线粒体自噬的分子机制,本研究将有助于发现一种阻止β细胞丧失的有效方法,对新疆特色药食两用植物石榴深度开发、对靶向调控线粒体自噬研发抗糖尿病新药有一定意义

胰腺是糖尿病源头器官，在糖尿病发生发展中有关键作用。本课题研究目标是观察天然多酚鞣花酸体内代谢产物Urolithin A能否保护胰腺，重塑胰岛β细胞活力，及探讨自噬相关信号机制在其作用中的角色。本研究建立了1、2型糖尿病动物模型和体外MIN6胰岛β细胞培养后高糖脂诱导细胞损伤模型，设计了同时给药和完全糖尿病模型后给药干预方式，采用网络药理学靶点预测、流式细胞术，JC-1荧光探针、免疫荧光和蛋白质印迹分析及抑制剂反证等方法。观察和比较了天然多酚鞣花酸及其代谢物Urolithin A阻止糖尿病发生、发展的药效作用，并从调节自噬信号探讨其作用机制。研究发现糖尿病环境下胰腺受损，炎症信号激活，自噬小体生成降解失衡发生自噬障碍，线粒体肿胀，线粒体嵴断裂。鞣花酸及其代谢物Urolithin A能显著改善小鼠糖尿病症状，有显著保护糖尿病小鼠胰腺及对抗糖脂毒性提高胰岛β细胞活力的作用，抑制胰腺及胰岛β细胞线粒体凋亡，帮助恢复线粒体膜电位，明显改善胰腺细胞超微结构损伤，使包含未降解物质的自噬小体量明显减少，能抑制胰腺组织及胰岛β细胞txnip介导的炎症信号，EA及UA能改善自噬流障碍，并且证明UA激活自噬信号途径的作用依赖于激活AMPK，AMPK/Nrf2/Txnip/Parkin信号通路在其中扮演了重要角色。Urolithin A前体-鞣花酸这种植物多酚特点在于降低自噬蛋白P62，促进自噬清除作用更显著。此外，我们还比较了UA与临床药物维拉帕米的作用，结果表明维拉帕米抑制TXNIP同时可以促进AMPK和自噬激活。与维拉帕米相比，UA的AMPK激活和LC3增强作用没有差异，UA对高糖脂诱导高表达的p62抑制作用要强于维拉帕米，维拉帕米临床应用短板在于其心脏抑制毒性，因此UA这种天然产物相对更安全。该研究将助于发现一种阻止β细胞丧失的有效方法，对新疆特色药食两用植物石榴活性成分的深度开发有一定现实意义，对富含鞣花多酚果蔬摄入的益处有新的启示，为开发抗糖尿病胰腺损伤的天然药物提供了新的理论基础。