發(fā)布時間：2018-03-01 13:14

  本文關(guān)鍵詞： 葡萄糖刺激的胰島素分泌(GSIS) Junctophilins(JPs) 線粒體內(nèi)質(zhì)網(wǎng)并置 線粒體融合蛋白2(Mfn2) 過氧化物酶體增殖物激活受體γ輔激活因子1α(Pgc-1α) 蘭尼堿受體(PyR) 胚胎干細(xì)胞(ES細(xì)胞) 過氧化物酶體增殖物激活受體　出處：《浙江大學(xué)》2015年博士論文　論文類型：學(xué)位論文

【摘要】：糖尿病是由于胰島β細(xì)胞胰島素分泌或作用缺陷而導(dǎo)致的慢性疾病,病程晚期往往伴有致命并發(fā)癥。其中2型糖尿病發(fā)病機制復(fù)雜,迄今尚未闡明,現(xiàn)有藥物尚無法治愈糖尿病,因此深入探索胰島β細(xì)胞分化及胰島素分泌功能調(diào)控新靶點與相關(guān)分子機制,是2型糖尿病防治及藥物研究亟待解決的熱點問題之一。β細(xì)胞外葡萄糖經(jīng)線粒體代謝產(chǎn)生ATP,關(guān)閉ATP敏感性鉀(KATP)通道誘發(fā)細(xì)胞膜去極化,使胞外Ca2+經(jīng)由電壓門控Ca2+通道(voltage-gated Ca2+ channels, VGCC)內(nèi)流,并放大胞漿Ca2+信號,分別從KATP通道依賴以及非依賴兩條途徑促進(jìn)β細(xì)胞內(nèi)胰島素釋放,這一過程為葡萄糖刺激的胰島素分泌(Glucose stimulated insulin secretion, GSIS).線粒體功能完備是胰島素釋放的重要前提,線粒體功能下降導(dǎo)致的GSIS不足為2型糖尿病發(fā)病特征。正常的GSIS功能需要ATP與Ca2+信號共同維持,因此本論文試圖從線粒體代謝及Ca2+信號角度出發(fā),探索GSIS過程中尚未闡明的調(diào)控靶點,希望為2型糖尿病發(fā)病機制研究及藥物治療提供新的思路。β細(xì)胞胰島素分泌同時也受Ca2+信號調(diào)控。細(xì)胞內(nèi)鈣庫內(nèi)質(zhì)網(wǎng)上Ca2+通道蘭尼堿受體(Ryanodine Receptor,RyR)、三磷酸肌醇受體(Inositol 1,4,5-triphosphate receptor,IP3R)、肌漿(內(nèi)質(zhì))網(wǎng)Ca2+-ATP酶(Sarcopkasmic/ Endopkasmic reticulum Ca2+-ATPase, SERCA),以及鈣庫操控性Ca2+內(nèi)流(Store-operated Ca2+ entry, SOCE)均可通過調(diào)節(jié)胞漿Ca2+濃度,參與調(diào)控β細(xì)胞胰島素分泌。Junctophilins(JPs)是一類存在于可興奮細(xì)胞中的膜結(jié)合蛋白,可連接細(xì)胞膜與內(nèi)質(zhì)網(wǎng)膜形成膜連接復(fù)合物(Junction Membrane Complexes, JMCs),加強細(xì)胞內(nèi)外Ca2+信號交流,維持胞內(nèi)Ca2+平衡。JP家族蛋白(JP1-JP4)分布具有組織特異性。JP缺失破壞JMCs結(jié)構(gòu)引起胞內(nèi)Ca2+紊亂,也可在特異分布相應(yīng)組織作為功能蛋白受微環(huán)境改變引起應(yīng)激反應(yīng),與多種人類疾病密切相關(guān)。β細(xì)胞具有可興奮細(xì)胞的電活動及Ca2+瞬變特征,但迄今尚未見有關(guān)JPs在β細(xì)胞表達(dá)及功能研究的報道,亟需加緊探索并力圖闡明與2型糖尿病可能的關(guān)系。內(nèi)質(zhì)網(wǎng)與線粒體經(jīng)由線粒體融合蛋白(Mitofusin 1, Mfh1; Mitofusin 2, Mfn2)形成并置結(jié)構(gòu),促進(jìn)內(nèi)質(zhì)網(wǎng)內(nèi)Ca2+經(jīng)由IP3R快速穿梭進(jìn)入線粒體,點燃三羧酸循環(huán),加速線粒體內(nèi)ATP生成。JP敲除可引起線粒體形態(tài)及功能受損,使Mfn2表達(dá)下調(diào),其機制不明。提示JMCs不僅是細(xì)胞膜與內(nèi)質(zhì)網(wǎng)連接的結(jié)構(gòu)基礎(chǔ),也可能調(diào)控內(nèi)質(zhì)網(wǎng)與線粒體連接。因此,本論文第一部分從考察JPs在人與小鼠胰島p細(xì)胞中表達(dá),探索JP亞型對小鼠p細(xì)胞ATP依賴的GSIS, Ca2+信號以及線粒體-內(nèi)質(zhì)網(wǎng)連接的調(diào)節(jié)作用,并力圖論證其內(nèi)在機制。本論文第二部分(附)關(guān)注線粒體能量代謝相關(guān)信號通路在干細(xì)胞治療糖尿病中的可能學(xué)術(shù)價值與應(yīng)用前景。體內(nèi)成體干細(xì)胞可分化為胰島素陽性細(xì)胞,為糖尿病治療提供新的思路,同時誘導(dǎo)性多潛能干(induced pluripotent stem, iPS)細(xì)胞不僅可基因干預(yù),還避免了倫理、免疫排異等問題,其問世為細(xì)胞移植治療帶來曙光。胚胎干(embryonic stem, ES)細(xì)胞同樣具有多能性,在一定條件下可定向分化成為胰島素陽性(Insulin-positive, INS+)細(xì)胞,尋找合適的靶點定向調(diào)控ES細(xì)胞分化功能完整的INS+細(xì)胞,有望用于促成體干細(xì)胞分化,為抗糖尿病藥物提供新的靶點,并為iPS細(xì)胞在糖尿病細(xì)胞治療研究提供借鑒。過氧化物酶體增殖物激活受體(Peroxisome proliferator-activated receptors, PPARs)為線粒體代謝脂質(zhì)傳感器,參與脂肪酸氧化磷酸化是干細(xì)胞分化開關(guān)。迄今PPARs對多能干細(xì)胞定向分化為INS+細(xì)胞的調(diào)控尚不明確。課題組前期結(jié)果顯示PPARβ激活可促進(jìn)正常線粒體膜電位(mitochondrial membrane potential, ΔΨm)形成,推進(jìn)小鼠ES細(xì)胞分化,與INS+細(xì)胞形成相關(guān),但PPARβ激活對誘導(dǎo)細(xì)胞GSIS功能的研究及相關(guān)分化機制仍不明確。胰十二指腸同源異性盒蛋白(Pancreatic and duodenal homeobox 1, Pdx-1)在胚胎發(fā)育過程中調(diào)節(jié)β細(xì)胞生成,并參與調(diào)控p細(xì)胞葡萄糖刺激的胰島素分泌(Glucose stimulated insulin secretion, GSIS) 。叉頭框蛋白O1 Forkhead box protein O1, Foxol)和葡萄糖合成激酶3β(Glycogen synthase kinase-3β, Gsk3β)在p細(xì)胞中均可抑制Pdx-1表達(dá)。在INS+細(xì)胞分化過程中,PPARβ激活與上述信號分子的關(guān)系尚不明確。因此,本論文第二部分探索了線粒體代謝脂質(zhì)傳感器PPARP激活與小鼠ES細(xì)胞分化為功能完整INS+細(xì)胞與GSIS的相關(guān)機制,論證了PPARP激活在人類ES細(xì)胞分化為INS+細(xì)胞過程中的作用。1. Junctophilin3調(diào)控胰島β細(xì)胞胰島素分泌功能研究本論文第一部分考察了JPs在人與小鼠胰島p細(xì)胞中表達(dá),并探索了JP對小鼠β細(xì)胞GSIS的調(diào)控作用及相關(guān)機制。實驗結(jié)果顯示JP3在小鼠與人胰島p細(xì)胞中有表達(dá)。在原代小鼠胰島中干擾JP3后,GSIS功能受損,伴隨線粒體ΔΨm, ATP產(chǎn)量以及線粒體Ca2+瞬變下降,但未激活線粒體依賴的細(xì)胞凋亡通路。與此同時,干擾JP3可選擇性抑制RyR活性,減弱咖啡因誘導(dǎo)的胞漿Ca2+瞬變,而未激活內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激相關(guān)蛋白。本研究發(fā)現(xiàn)小鼠胰島p細(xì)胞中存在細(xì)胞膜-內(nèi)質(zhì)網(wǎng)-線粒體超微結(jié)構(gòu),干擾JP3可選擇性抑制Mfn2調(diào)節(jié)因子過氧化物酶體增殖物激活受體Y輔激活子α(Peroxisome proliferator-activated receptor y coactivator 1α, Pgc-1α)核轉(zhuǎn)移,同時下調(diào)Pgc-1α轉(zhuǎn)錄,導(dǎo)致Mfn2表達(dá)下降。由此破壞內(nèi)質(zhì)網(wǎng)與線粒體并置結(jié)構(gòu),使內(nèi)質(zhì)網(wǎng)內(nèi)Ca2+無法快速從IP3R穿梭進(jìn)入線粒體,而降低葡萄糖刺激的ATP產(chǎn)量,導(dǎo)致ATP依賴的GSIS功能受損。本研究同時也發(fā)現(xiàn)人胰腺組織JP3選擇性附著于RyR2,極有可能參與GSIS過程Ca2+信號放大,從而涉及GSIS的KATP通道非依賴調(diào)控環(huán)節(jié)。此外尚發(fā)現(xiàn)人胰β細(xì)胞核內(nèi)同時表達(dá)Pgc-1α與PPARβ,提示極有可經(jīng)能由Ca2+信號介導(dǎo)共同參與調(diào)控Mfn2,與線粒體功能及胰島素釋放密切相關(guān)。2. PPARβ激活促胰島素陽性細(xì)胞分化機制研究(附)本論文第二部分探索了線粒體代謝脂質(zhì)傳感器PPARP激活對人類與小鼠ES細(xì)胞分化為GSIS功能完備INS+細(xì)胞的調(diào)節(jié)作用及相關(guān)機制。實驗結(jié)果顯示PPAR激活可促進(jìn)INS+細(xì)胞分化并增強其GSIS功能。在小鼠ES分化為INS+細(xì)胞過程中,PPARP激活促進(jìn)Pdx-1表達(dá),特異性增加胰島β樣細(xì)胞分化。Foxo1為Pdx-1負(fù)調(diào)節(jié)因子,本實驗發(fā)現(xiàn)在INS+細(xì)胞分化過程中,PPARβ激活經(jīng)由PI3K/Akt信號轉(zhuǎn)導(dǎo),使胞漿p-Foxo1增加,而抑制Foxo1入核活化。為探索PPARβ激活調(diào)節(jié)INS+細(xì)胞分化的潛在臨床研究意義,本部分考察了PPARβ激活在人類ES細(xì)胞分化過程中的作用,實驗結(jié)果顯示PPARβ激活同樣增加INS+細(xì)胞的生成及GSIS功能,伴有PI3K/Akt/Foxo1/Pdx-1通路激活。結(jié)論：1.本文第一部分揭示了JP3在小鼠與人胰島p細(xì)胞中有表達(dá)。在原代小鼠胰島中JP3參與調(diào)控GSIS,并維持p細(xì)胞細(xì)胞膜-內(nèi)質(zhì)網(wǎng)-線粒體軸完整性。小鼠胰島干擾JP3后,減弱RyR介導(dǎo)的Ca2+瞬變,抑制Pgc-1α核轉(zhuǎn)移,使下游蛋白Mfn2表達(dá)下調(diào),破壞線粒體與內(nèi)質(zhì)網(wǎng)連接結(jié)構(gòu),降低葡萄糖刺激的ATP產(chǎn)量,導(dǎo)致ATP依賴的GSIS功能受損。抑制小鼠胰島p細(xì)胞JP3表達(dá),并不引起線粒體依賴凋亡或內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激信號,提示JP3下調(diào)主要影響p細(xì)胞功能。尚揭示了人胰腺組織JP3選擇性附著于RyR2,極有可能涉及GSIS的KATP通道非依賴調(diào)控環(huán)節(jié)；人胰β細(xì)胞核內(nèi)同時表達(dá)Pgc-1α與PPARβ,極有可能共同參與調(diào)控Mfn2與胰島素釋放密切相關(guān)。所獲結(jié)果有利于從全新的角度深入理解胰島β細(xì)胞生理功能,為2型糖尿病防治及藥物研究提供全新的切入點。2.本文第二部分(附)論證了PPARβ激活可促進(jìn)人類及小鼠ES細(xì)胞分化為INS+細(xì)胞,并增強該INS+細(xì)胞的GSIS功能。PPARβ為脂質(zhì)傳感器,其激活促進(jìn)線粒體脂質(zhì)氧化磷酸化,經(jīng)由PI3K/Akt通路調(diào)節(jié)p-Foxo1/Foxo1狀態(tài),抑制Foxo1活性而增加Pdx-1表達(dá),由此促GSIS功能完備的INS+細(xì)胞生成。所獲結(jié)果有望促成體干細(xì)胞分化,為發(fā)現(xiàn)潛在的抗糖尿病藥物提供新的靶點,也可為誘導(dǎo)性多潛能干細(xì)胞糖尿病治療應(yīng)用基礎(chǔ)研究提供有益的借鑒。
[Abstract]:......
【學(xué)位授予單位】：浙江大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：R587.1

【相似文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 周智廣;胰島β細(xì)胞自身免疫的分子機制[J];國外醫(yī)學(xué).內(nèi)分泌學(xué)分冊;2005年02期

2 王瓊;胰島β細(xì)胞的休息與保護[J];護理研究(上旬版);2005年19期

3 谷春芳;李文肖;蘇勝偶;;胰島β細(xì)胞鉀通道開放劑與β細(xì)胞休息學(xué)說研究現(xiàn)狀[J];中國誤診學(xué)雜志;2007年01期

4 薛瑩;劉超;;胰島β細(xì)胞群的變化規(guī)律[J];江蘇醫(yī)藥;2007年06期

5 高利平;劉勇林;孫紅;;1,6-二磷酸果糖抑制白細(xì)胞介素-1β誘導(dǎo)的胰島β細(xì)胞內(nèi)鈣超載[J];徐州醫(yī)學(xué)院學(xué)報;2007年08期

6 楊立勇;;胰島β細(xì)胞損傷的臨床評估[J];實用糖尿病雜志;2007年06期

7 劉澤林;李路;;糖尿病患者胰島β細(xì)胞的功能特點和評估[J];醫(yī)學(xué)綜述;2008年12期

8 翁光明;雷桂蘭;;胰島β細(xì)胞瘤的診治進(jìn)展[J];現(xiàn)代中西醫(yī)結(jié)合雜志;2008年26期

9 王躍春;黃曉恩;蘇仲春;陳志明;張詩穎;;胰島β細(xì)胞分泌的蛋白質(zhì)組學(xué)[J];生命的化學(xué);2011年05期

10 魯碧楠;龐宗然;;胰島β細(xì)胞“質(zhì)”、“量”的辯證關(guān)系——“質(zhì)”的三要素[J];生物學(xué)雜志;2012年04期

相關(guān)會議論文 前10條

1 費玉娥;金雪光;;屢次誤診為竭癥的胰島β細(xì)胞瘤一例[A];2006年浙江省精神病學(xué)學(xué)術(shù)會議論文匯編[C];2006年

2 劉靜;田利民;郭茜;王銳;樊瀛哲;余燁;;大鼠內(nèi)嗎啡肽對胰島β細(xì)胞損傷的保護作用[A];2006年中華醫(yī)學(xué)會糖尿病分會第十次全國糖尿病學(xué)術(shù)會議論文集[C];2006年

3 林建立;侯建明;高政南;陳剛;黃慧彬;溫俊平;梁繼興;;應(yīng)用細(xì)胞片層技術(shù)研究胰島β細(xì)胞的細(xì)胞保護[A];中華醫(yī)學(xué)會第十一次全國內(nèi)分泌學(xué)學(xué)術(shù)會議論文匯編[C];2012年

4 李珊珊;孔德明;李雪梅;;使用遺傳學(xué)可示蹤轉(zhuǎn)基因斑馬魚技術(shù)進(jìn)行甲硝唑誘導(dǎo)胰島β細(xì)胞破壞和再生的初步研究[A];2010年貴州省中西醫(yī)結(jié)合學(xué)會內(nèi)分泌學(xué)術(shù)會議論文集[C];2010年

5 鹿國暉;曾凡星;方子龍;;注射重組人生長激素對運動大鼠胰島β細(xì)胞形態(tài)和功能的影響[A];2002年第9屆全國運動醫(yī)學(xué)學(xué)術(shù)會議論文摘要匯編[C];2002年

6 張宏利;駱天紅;馮齡;趙臾;李文毅;徐佳;李杲;羅敏;;多發(fā)性內(nèi)分泌腫瘤1型基因?qū)σ葝uβ細(xì)胞發(fā)育和分化作用的研究[A];2006年中華醫(yī)學(xué)會糖尿病分會第十次全國糖尿病學(xué)術(shù)會議論文集[C];2006年

7 龍健;蘇艷新;鄧華聰;;脂聯(lián)素抗胰島β細(xì)胞脂性凋亡及其機制[A];中華醫(yī)學(xué)會第十一次全國內(nèi)分泌學(xué)學(xué)術(shù)會議論文匯編[C];2012年

8 周琳;薛耀明;沈潔;高方;;胰淀素對體外培養(yǎng)胰島β細(xì)胞胰島素分泌影響的分子機制[A];中華醫(yī)學(xué)會第六次全國內(nèi)分泌學(xué)術(shù)會議論文匯編[C];2001年

9 李淼;何清華;國漢邦;黃秀清;滿永;路永剛;周迎生;王抒;黎健;;低密度脂蛋白與極低密度脂蛋白引起胰島β細(xì)胞氧化損傷作用的機制探討[A];第四屆全國血脂分析與臨床學(xué)術(shù)研討會暨第九屆全國脂蛋白學(xué)術(shù)會議論文匯編[C];2008年

10 趙玉峰;裴建明;朱運龍;陳晨;;亞油酸通過雙信號途徑激活大鼠胰島β細(xì)胞上ATP敏感性鉀通道[A];2008年神經(jīng)內(nèi)分泌暨神經(jīng)免疫內(nèi)分泌學(xué)術(shù)研討會論文摘要匯編[C];2008年

相關(guān)重要報紙文章 前10條

1 記者 白毅;調(diào)控胰島β細(xì)胞代償性增殖新機制被發(fā)現(xiàn)[N];中國醫(yī)藥報;2014年

2 吳一福;僵知飲對胰島β細(xì)胞損傷有修復(fù)作用[N];中國醫(yī)藥報;2005年

3 馮衛(wèi)東;外分泌細(xì)胞直接轉(zhuǎn)化胰島β細(xì)胞獲得成功[N];科技日報;2008年

4 解放軍總醫(yī)院內(nèi)分泌科主任醫(yī)師 潘長玉;降糖同時勿忽略胰島β細(xì)胞[N];健康報;2010年

5 中山大學(xué)附屬第二醫(yī)院內(nèi)分泌科主任醫(yī)師 程樺 教授;兒童糖尿病患病率明顯增加[N];健康時報;2008年

6 ;一線降糖藥物存在嚴(yán)重先天不足[N];衛(wèi)生與生活報;2007年

7 本報記者　趙紹華;關(guān)于“干細(xì)胞移植治愈糖尿病”[N];健康時報;2003年

8 鄭倩怡;腸促胰素研究帶來降糖新理念[N];中國醫(yī)藥報;2010年

9 陳金偉;藥名差以毫厘 藥效失之千里[N];保健時報;2007年

10 吳紀(jì);營造生命的春天[N];大眾科技報;2000年

相關(guān)博士學(xué)位論文 前10條

1 陳志紅;攜有鼠胰島素樣生長因子1重組腺病毒對胰島β細(xì)胞的保護性研究[D];山東大學(xué);2009年

2 凌家儉;一氧化氮在胰島β細(xì)胞內(nèi)對環(huán)加氧酶2表達(dá)、前列腺素E2合成的影響及前列腺素E2引起胰島β細(xì)胞功能紊亂作用機制的研究[D];南京醫(yī)科大學(xué);2005年

3 李敏;高遷移率族蛋白1在1型糖尿病鼠胰島β細(xì)胞損傷中的作用機制[D];復(fù)旦大學(xué);2012年

4 龍健;脂聯(lián)素抑制胰島β細(xì)胞脂性凋亡及其機制研究[D];重慶醫(yī)科大學(xué);2012年

5 陳文斌;表觀遺傳調(diào)控對胰島β細(xì)胞發(fā)育和功能以及糖尿病發(fā)病的影響和機制[D];山東大學(xué);2013年

6 盧忠燕;FOXO1轉(zhuǎn)錄因子在胰島β細(xì)胞中的作用及機制研究[D];第三軍醫(yī)大學(xué);2009年

7 孫中華;實驗性糖尿病大鼠胰島β細(xì)胞凋亡、再生與氧化自由基、TGF-β相關(guān)因子的研究[D];吉林大學(xué);2004年

8 付青姐;IL-1β誘導(dǎo)后NIT-1胰島β細(xì)胞差異表達(dá)基因的分離、監(jiān)定和序列分析[D];中國人民解放軍第一軍醫(yī)大學(xué);2003年

9 解秀文;腺病毒介導(dǎo)胰島素樣生長因子1基因?qū)︽滊遄艟刂麓笫笠葝uβ細(xì)胞損害的保護性作用[D];青島大學(xué);2010年

10 谷昭艷;Annexin 1對增齡相關(guān)胰島β細(xì)胞增殖與自噬功能的影響及機制探討[D];中國人民解放軍軍醫(yī)進(jìn)修學(xué)院;2012年

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前10條

1 潘雪;轉(zhuǎn)基因系構(gòu)建斑馬魚胰島β細(xì)胞發(fā)育模型的建立[D];貴陽中醫(yī)學(xué)院;2008年

2 夏銘;“綠色”胰島β細(xì)胞轉(zhuǎn)基因斑馬魚及應(yīng)用[D];貴陽中醫(yī)學(xué)院;2008年

3 孫立波;腺病毒介導(dǎo)胰島素樣生長因子1基因?qū)σ葝uβ細(xì)胞損害的保護性研究[D];青島大學(xué);2008年

4 潘桂梅;腺病毒介導(dǎo)鼠胰島素樣生長因子1基因?qū)︽滊遄艟卣T導(dǎo)胰島β細(xì)胞損害的保護性研究[D];青島大學(xué);2007年

5 程瑞;血管緊張素Ⅱ通過氧化應(yīng)激途徑對大鼠胰島β細(xì)胞的影響[D];山西醫(yī)科大學(xué);2013年

6 金艷艷;鈣通道介導(dǎo)的小于胎齡大鼠胰島β細(xì)胞分泌的電生理機制研究[D];浙江大學(xué);2011年

7 袁英;α-生育酚對鏈脲菌素誘導(dǎo)離體大鼠胰島β細(xì)胞損傷的干預(yù)研究[D];重慶醫(yī)科大學(xué);2008年

8 鮮彤章;1例不典型胰島β細(xì)胞瘤的病案報道及相關(guān)機理研究[D];四川大學(xué);2004年

9 史婧麗;津力達(dá)顆粒對2型糖尿病大鼠胰島β細(xì)胞的保護作用[D];第二軍醫(yī)大學(xué);2012年

10 王仁忠;維生素E對鏈脲菌素所致胰島β細(xì)胞損傷的干預(yù)研究[D];重慶醫(yī)科大學(xué);2007年

，

本文編號：1552088