探讨应力纤维在糖毒性抑制胰岛β细胞分泌功能中的作用及GLP-1的干预机制

基本信息
批准号:81370914
项目类别:面上项目
资助金额:80.00
负责人:马晓松
学科分类:
依托单位:深圳大学
批准年份:2013
结题年份:2017
起止时间:2014-01-01 - 2017-12-31
项目状态: 已结题
项目参与者:应颖,孔祥臣,严丹,田晶晶,曾庆,李慧
关键词:
GLP1胰岛B细胞糖毒性应力纤维微丝
结项摘要

It has been revealed that glucotoxicity inhibits insulin secretion via blunting pancreatic β-cell functions, which exacerbates type 2 diabetes. However, the mechanisms underlying remain largely unknown. As a cytoskeleton, F-actin is organized as a web beneath the plasma membrane. It is widely accepted that F-actin remodeling is essential for insulin release from pancreatic β-cells. Our data show that β-cells at glucotoxicity have abundant stress fibers, accompanied by loss of glucose-induced F-actin depolymerization and insulin secretion. Treatment with GLP-1 resulted in F-actin depolymerization and restored glucose-stimulated insulin secretion. By employing molecular biological, electrophyisological and immunocytochemistry approaches, we would therefore explore whether ① Rho A-ROCK/Formins would be involved in glucotoxicity-increased stress fibers in β-cells;② stress fibers would impede priming and exocytosis of insulin containing granules;③ GLP-1 would induced F-actin depolymerization via activation of ERK1/2 in β-cells at glucotoxicity. The results will shed light on revealing the cellular mechanisms underlying glucotoxicity-suppressed β-cell functions, as well as the protective effects of GLP-1 against glucotoxicity.

糖毒性损坏胰岛β细胞功能及其所致的胰岛素分泌降低是2型糖尿病发生发展的重要环节。然而糖毒性抑制β细胞功能的机理迄今仍不清楚。作为细胞骨架成分,微丝在β细胞胞膜下形成网状结构,微丝的解聚是胰岛素囊泡出胞的前提。我们的前期工作发现糖毒性导致β细胞内微丝聚集,形成长且稳固的应力纤维;在该条件下葡萄糖失去解聚微丝的能力,也失去刺激胰岛素分泌的能力。GLP-1处理糖毒性β细胞导致应力纤维解聚,恢复葡萄糖刺激的胰岛素分泌。以此为基础,我们将采用分子生物学、电生理和免疫细胞化学等方法探讨①糖毒性是否通过Rho A-ROCK/Formins促进应力纤维的形成;②应力纤维是否通过干扰囊泡的出胞机制抑制胰岛素分泌;③GLP-1是否通过激活ERK1/2导致应力纤维解聚并恢复葡萄糖刺激的胰岛素分泌。研究结果将为揭示糖毒性抑制β细胞功能的机理提供新理论,也将为阐明GLP-1改善糖毒性β细胞功能提供新的科学依据。

项目摘要

糖尿病慢性高糖(糖毒性)导致胰岛细胞功能损伤,特别是葡萄糖诱导的胰岛素分泌减弱或丧失,后者是糖尿病餐后高血糖的直接原因。为揭示糖毒性损伤胰岛细胞分泌能力的细胞机制,我们建立了糖尿病糖毒性细胞模型和胰岛模型。我们发现慢性高糖导致胰岛细胞内微丝聚集,形成贯穿全细胞的应力纤维,相伴随的是细胞丧失对葡萄糖刺激的反应能力。用微丝解聚因子如Cytochalasin B 或Latrunculin B解聚应力纤维,则能恢复糖毒性细胞对葡萄糖刺激的反应,恢复葡萄糖诱导的胰岛素分泌。进一步探讨微丝应力纤维形成的细胞机制,我们发现抑制小分子G蛋白Rho及其Rho相关螺旋卷曲蛋白激酶ROCK是糖毒性应力纤维形成的关键分子,抑制Rho/ROCK导致应力纤维解聚,进而增进葡萄糖刺激的胰岛素分泌。我们还发现GLP-1通过激活cAMP-PKA信号通路,阻断糖毒性诱导的Rho/ROCK的激活,从而阻断应力纤维的形成,恢复细胞的分泌能力。我们分别用PKA激动剂和阻断剂进一步验证了上述结果。此外,我们还利用糖尿病动物模型检验细胞实验的结果;用生物信息学与临床糖尿病患者的胰岛损伤资料比较,证实了我们的实验结果揭示糖尿病胰岛细胞损伤的新机制。为进一步开展以Rho/ROCK为靶点的抗糖尿病治疗手段提供了科学依据和新思路。

项目成果
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数据更新时间:2023-05-31

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