胰岛β细胞分泌的蛋白质组学

胰岛β细胞分泌蛋白质组是指胰岛β细胞分泌出胞的所有蛋白质。其主要涉及β细胞分泌颗粒中相关蛋白质的鉴定和分析,藉此阐明胰岛素分泌机制并更好地防治糖尿病。本文主要介绍胰岛素分泌的两条途径,概括从胰岛β细胞分泌颗粒中新发现的重要蛋白质,从而提出胰岛分泌蛋白质组研究领域目前存在的急需解决的问题和自己的看法。     

昼夜节律紊乱与胰岛β细胞缺陷关系的研究进展

生物的许多生命现象多有其固有的周期,呈现出昼夜节律、月节律和年节律性。昼夜节律是人类生命活动最普遍存在的一种节律形式,但这种节律周期可能被现代许多生活方式所破坏。人群流行病学和动物实验研究表明昼夜节律的紊乱与2型糖尿病的发病危险相关,但其机制尚未完全阐明。胰岛β细胞缺陷是2型糖尿病发生发展的必要机制,而昼夜节律紊乱与胰岛β细胞缺陷有一定关联。本文结合最新研究进展阐述昼夜节律紊乱与胰岛β细胞缺陷的相关性及其可能机制。     

氟对小鼠胰岛β细胞增殖和胰岛素分泌的影响

目的:观察不同剂量氟化钠(NaF)对体外培养的小鼠胰岛β细胞增殖活力和胰岛素分泌的影响。方法:选用小鼠胰岛β细胞株Beta-TC-6作为实验对象,分别以0、0.1、0.5、1.0、2.0、4.0、8.0、16.0 mg/LNa F干预24 h、48 h、72 h、96 h观察对β细胞形态学的影响,采用四唑蓝[3-(4,5-dimethyl-2-thiazolyl)-2,5-diphenyl-2-H-tetrazolium bromide,MTT]比色法,检测不同剂量NaF对β细胞增殖活力的影响;用酶联免疫吸附(enzyme linked immunosorbent assay,ELISA)法测定不同剂量NaF对β细胞胰岛素分泌的影响。结果:0.5 mg/L、1.0 mg/L的NaF作用72 h时,可使胰岛β细胞增殖活力和胰岛素分泌较对照组明显增强(P0.05);≥8.0 mg/L时随着NaF剂量的增加和作用时间的延长,胰岛β细胞的增殖活力和胰岛素分泌明显减弱(P0.05)且随着NaF剂量的增加和时间的延长,细胞生长缓慢,数量减少,不易贴壁或融合成片,多边形细胞减少,可见较多椭圆或圆形细胞。结论:NaF对胰岛β细胞的增殖和胰岛素分泌呈剂量效应关系,随着剂量的增大和时间的延长对细胞增殖活力和胰岛素分泌能力的抑制逐渐增强。     

多囊卵巢综合征患者胰岛素抵抗和胰岛β细胞分泌功能与氧化应激的相关性研究

目的:探讨多囊卵巢综合征(PCOS)患者胰岛素抵抗(IR)和胰岛β细胞分泌功能与氧化应激的相关性。方法:选择122名在大连市妇幼保健院生殖保健中心就诊的PCOS患者82例,包括IR组42例和非IR组40例,同期选取单纯因男性因素不育而月经规律、内分泌激素正常的对照组患者40例。检测空腹血糖(FBG)、空腹胰岛素(FINS)水平,测定血清活性氧(ROS)和丙二醛(MDA)含量以评价机体氧化应激,测定血清总抗氧化能力(TAC)和超氧化物歧化酶(SOD)含量评价机体的抗氧化能力,使用稳态模型评价机体的胰岛素抵抗(HOMA-IR)和胰岛β细胞分泌功能(HOMA-β)。结果:PCOS胰岛素抵抗组患者身体质量指数(BMI)、促黄体素(LH)、黄体生成激素/卵泡生成激素(LH/FSH)、睾酮(T)、FBG、FINS和HOMA-IR显著高于非IR和对照组,而HOMA-β显著低于非IR和对照组,差异均有统计学意义(P0.05);PCOS胰岛素抵抗组血清ROS和MDA含量较非IR组和对照组显著升高(P0.05),非IR组ROS含量显著高于对照组(P0.05),而非IR组和对照组MDA含量相比差异无显著性(P0.05);PCOS胰岛素抵抗组血清TAC和SOD含量较非IR组和对照组显著降低(P0.05),而非IR组血清TAC和SOD含量低于对照组,但差异无显著性(P0.05)。PCOS患者HOMA-IR与体质指数(BMI)及血清ROS和MDA水平呈正相关P0.01),与血清TAC和SOD活性呈显著负相关(P0.05)。结论:氧化应激与PCOS患者胰岛素抵抗密切相关,可能在其胰岛素抵抗发生发展进程中发挥着重要的作用。     

PTEN参与小檗碱保护脂毒性损伤的胰岛βTC3细胞

目的:探讨小檗碱保护棕榈酸诱导的胰岛βTC3细胞的可能机制,观察PTEN是否参与该过程,以及小檗碱对胰岛素分泌的影响。方法:用1.0 mmol/L棕榈酸制作胰岛βTC3细胞脂毒性损伤模型,给予小檗碱干预;放射免疫法检测胰岛素分泌,West-ern blot法进行PTEN、p-AKT、AKT、Bcl-2、Bax、活性Caspase3蛋白的检测。实验分3大组(对照组、棕榈酸组、棕榈酸+小檗碱治疗组),棕榈酸分别作用3个时间段(24、48、72 h)。结果:(1)放射免疫法胰岛素分泌测定结果显示:β细胞暴露于棕榈酸24 h后,5.6、16.7 mmol/L葡萄糖刺激的胰岛素分泌均较正常对照组显著减少(P0.01);添加小檗碱干预后胰岛素分泌较棕榈酸组回升,但较对照组减少(P均0.01)。(2)在棕榈酸处理的3个时间段内,与对照组相比,棕榈酸组的PTEN、Bax、Active-Caspase3蛋白表达水平显著升高,p-AKT、Bcl-2蛋白水平下降;小檗碱干预后PTEN、Bax蛋白表达水平下降,p-AKT、Bcl-2蛋白水平提高(P均0.01)。结论:小檗碱可改善棕榈酸引起的胰岛素分泌减少,抑制脂毒性诱导的PTEN表达增加,减少促凋亡基因Bax、Active-Caspase3表达,并增加抑凋亡基因Bcl-2基因表达及AKT的活化,从而拮抗棕榈酸诱导的β细胞凋亡,保护β细胞功能。     

胰岛β细胞中钠通道对胰岛素分泌的作用

胰岛β细胞是典型的兴奋性内分泌细胞,能响应机体葡萄糖水平的升高而分泌胰岛素,其功能受损会导致胰岛素分泌异常,进而引发多种疾病的发生,尤其与糖尿病(diabetes mellitus,DM)的发生密切相关。近年来对胰岛素分泌及调控过程的研究受到越来越广泛的关注,尤其在胰岛素分泌相关的离子通道——钾离子、钙离子通道方面,取得了重要进展,但对钠通道研究较少。钠通道是广泛分布于细胞膜上、亚型众多的一类离子通道,它们通过参与动作电位形成、物质运输和胞间通讯等过程影响细胞的多种生理功能。在此,对胰岛β细胞上钠通道的种类、生理特性、功能等方面的研究进展进行综述,从而为后续胰岛β细胞钠通道的相关研究提供新思路。     

离子通道对胰岛β细胞中胰岛素分泌的调控作用

胰岛β细胞是胰岛细胞的一种,属于内分泌细胞,主要的生理功能是分泌胰岛素以应对葡萄糖水平的升高,其在维持葡萄糖稳态中起着重要作用。研究表明,胰岛素分泌受到多种机制的调控,其中包括多种离子通道。近年来,国内外学者越来越关注离子通道调控胰岛素分泌的过程。本文主要就钠离子通道、钾离子通道、钙离子通道以及3种离子通道之间的相互作用对胰岛素分泌的调控进行简述,同时,简单介绍了离子通道抑制剂在糖尿病临床中的应用,并展望了离子通道研究在未来糖尿病治疗方面的潜在应用价值。     

中心粒周蛋白对胰岛素分泌的调节作用及其机制

目的:探讨中心粒周蛋白(pericentrin,PCNT)对胰岛素双相分泌的调节作用及其机制。方法:构建在小鼠胰岛β细胞中PCNT表达减少的转基因鼠(△PCNTβ小鼠),检测△PCNTβ小鼠与正常对照小鼠在给予糖耐量试验后第一时相和第二时相血糖和胰岛素分泌情况。检测两组小鼠胰岛内PCNT、胰岛素、纤维肌动蛋白(F-actin)变化情况,以及相关蛋白表达情况。结果:Western blot和RT-PCR显示△PCNTβ小鼠胰尾组织PCNT表达较对照组明显减低,免疫荧光提示△PCNTβ小鼠胰岛内PCNT、胰岛素表达较对照组明显减低。行腹腔注射葡萄糖耐量试验(Intraperitoneal glucose tolerance tests,IPGTT)△PCNTβ小鼠第一时相血糖曲线下面积(Quantification of area under the curve,AUC)显著高于对照组,第二时相血糖AUC两组小鼠间无统计学差异。△PCNTβ小鼠空腹胰岛素水平与对照组比较明显升高,葡萄糖刺激胰岛素分泌(Glucose stimulated insulin secretion,GSIS)后15min胰岛素增加值显著低于对照组,30 min和120 min时胰岛素水平与对照组无显著差异。Western blot显示△PCNTβ小鼠与对照组比较F-actin表达明显减低,ERK、p-ERK表达明显升高。RT-PCR测定△PCNTβ小鼠与对照组比较ETV4表达显著升高。免疫荧光提示△PCNTβ小鼠胰岛内F-actin和突触融合蛋白4(Syntaxin4,Syn-4)表达较对照组明显减低。结论:抑制小鼠胰岛β细胞内PCNT表达后,其通过抑制F-actin和Syn-4表达影响胰岛素分泌,导致空腹时胰岛素过度分泌和第一时相胰岛素分泌受损。     

L-亮氨酸对克隆的胰岛β细胞株INS-1E细胞分泌胰岛素的葡萄糖依赖性研究

目的:探讨L-亮氨酸对克隆的胰岛β细胞株INS-1E细胞分泌胰岛素的刺激作用及其葡萄糖依赖性。方法:INS-1E细胞经传代培养2 d后,在Krebs-Ringer缓冲液中37℃培养箱预培养30 min,再用含有不同浓度葡萄糖和不同浓度L-亮氨酸的改良Krebs-Ringer缓冲液培养60 min,然后留取上清液进行胰岛素测定。结果:L-亮氨酸在0.1~10 mmol.L-1范围不增加16.7mmol.L-1葡萄糖刺激的INS-1E细胞的胰岛素分泌,仅20 mmol.L-1的L-亮氨酸促进葡萄糖诱导的胰岛素分泌;10 mmol.L-1L-亮氨酸在1.1、3.3、6.7 mmol.L-1葡萄糖存在的情况下促进INS-1E细胞的胰岛素分泌,而在11.1、16.7、25 mmol.L-1葡萄糖存在的情况下无促进胰岛素分泌的作用。结论:本研究显示在无刺激胰岛素分泌的葡萄糖浓度条件下,10 mmol.L-1L-亮氨酸即显示了刺激INS-1E细胞分泌胰岛素的作用,在较高葡萄糖的条件下,10 mmol.L-1L-亮氨酸的作用减弱或消失。     

ATP合成下降在β细胞胰岛素分泌障碍中的作用

胰岛β细胞胰岛素分泌过程是受多种因素协调精确控制的,ATP合成酶在这一调控网络中起着重要作用.高糖、高脂及炎症细胞因子,通过不同的信号通路,引起线粒体膜电位改变及/或ATP合成酶核心亚基表达下降,导致ATP合成速率下降,是β胰岛素分泌障碍发生的共同核心环节,在2型糖尿病病理生理过程中起了关键性作用.糖尿病动物胰岛β细胞内的ATP含量较正常β细胞明显降低,而上调2型糖尿病患者胰岛细胞ATP合成酶β亚基表达能提高ATP合成速率,增加细胞ATP含量并逆转损伤的胰岛素分泌功能.目前的研究提示,亮氨酸、肠抑素(enterostatin)及过氧化物酶体增殖物激活受体γ(PPAR-γ)能通过调控ATP合成酶β亚基表达或活性提高细胞ATP合成速率,这为改善β细胞功能障碍提供了新的思路和信息.     

Role for the TRPV1 Channel in Insulin Secretion from Pancreatic Beta Cells

Transient receptor potential channels have been put forward as regulators of insulin secretion. A role for the TRPV1 ion channel in insulin secretion has been suggested in pancreatic beta cell lines. We explored whether TRPV1 is functionally expressed in RINm5F and primary beta cells from neonate and adult rats. We examined if capsaicin could activate cationic non-selective currents. Our results show that TRPV1 channels are not functional in insulin-secreting cells, since capsaicin did not produce current activation, not even under culture conditions known to induce the expression of other ion channels in these cells. Although TRPV1 channels seem to be irrelevant for the physiology of isolated beta cells, they may play a role in glucose homeostasis acting through the nerve fibers that regulate islet function. At the physiological level, we observed that Trpv1 ^?/? mice presented lower fasting insulin levels than their wild-type littermates, however, we did not find differences between these experimental groups nor in the glucose tolerance test or in the insulin secretion. However, we did find that the Trpv1 ^?/? mice exhibited a higher insulin sensitivity compared to their wild-type counterparts. Our results demonstrate that TRPV1 does not contribute to glucose-induced insulin secretion in beta cells as was previously thought, but it is possible that it may control insulin sensitivity.     

胰腺β细胞的离子通道和胰岛素分泌

1 .胰腺β细胞膜上几种重要的离子通道和动作电位β细胞内的离子通道特性和胰岛素分泌的机制研究是深入了解糖尿病的基础。 2 0世纪 70年代初 ,胰岛 (ｉｓｌｅｔ)电生理研究表明 ,葡萄糖刺激伴随着β细胞膜电势的变化 ,并推测其与胰岛素分泌相关[1] 。 2 0世纪 70年代末 ,Ｎｅｈｅｒ等[2 ] 发明了膜片钳记录技术 ,大大促进了包括β细胞在内的单细胞电生理的研究。1 .1　Ｋ 通道　　 2 0世纪 80年代前期 ,各种不同膜片钳构型的研究都表明 ,葡萄糖刺激下β细胞的膜电势变化源于膜上一种Ｋ 通道活性的改变 ,因其可直接被ＡＴＰ关闭而被命名为…     

c-met 在大鼠胰岛β细胞INS-1 胰岛素分泌中的作用

目的:从c-met对胰岛β细胞增殖,细胞周期、糖耐受和对GLUT2的表达影响三个方面探讨c-met在胰岛β细胞功能的影响及相关机制。方法:在大鼠胰岛β细胞系INS-1中运用RNA干扰技术(RNAi)抑制HGF的特异性受体c-met蛋白的表达,检测其在正常的生理状况下对成熟的胰岛β细胞增殖以及功能维持的作用。结果:c-met蛋白对成熟的胰岛β细胞的增殖与周期并没有显著影响,但对于β细胞的功能维持具有重要意义。结论:通过调节GLUT2蛋白来维持β细胞的胰岛素分泌功能,有助于进一步阐明HGF/c-met通路在胰岛β细胞功能损伤的分子机制,从而为糖尿病的预防和治疗提供新的理论依据。     

Down-Regulation of ZnT8 Expression in INS-1 Rat Pancreatic Beta Cells Reduces Insulin Content and Glucose-Inducible Insulin Secretion

The SLC30A8 gene codes for a pancreatic beta-cell-expressed zinc transporter, ZnT8. A polymorphism in the SLC30A8 gene is associated with susceptibility to type 2 diabetes, although the molecular mechanism through which this phenotype is manifest is incompletely understood. Such polymorphisms may exert their effect via impacting expression level of the gene product. We used an shRNA-mediated approach to reproducibly downregulate ZnT8 mRNA expression by >90% in the INS-1 pancreatic beta cell line. The ZnT8-downregulated cells exhibited diminished uptake of exogenous zinc, as determined using the zinc-sensitive reporter dye, zinquin. ZnT8-downregulated cells showed reduced insulin content and decreased insulin secretion (expressed as percent of total insulin content) in response to hyperglycemic stimulus, as determined by insulin immunoassay. ZnT8-depleted cells also showed fewer dense-core vesicles via electron microscopy. These data indicate that reduced ZnT8 expression in cultured pancreatic beta cells gives rise to a reduced insulin response to hyperglycemia. In addition, although we provide no direct evidence, these data suggest that an SLC30A8 expression-level polymorphism could affect insulin secretion and the glycemic response in vivo.     

人肾小球血管内皮细胞胰岛素抵抗模型的建立

目的:采用不同浓度的棕榈酸与葡萄糖在体外诱导建立人肾小球内皮细胞(Human glomerular endothelial cells,HRGEC)胰岛素抵抗模型。方法:以人肾小球内皮细胞为研究对象,不同浓度棕榈酸(100,200,300,400,500μmol/L)与不同浓度的葡萄糖(20,30,40,50,60 mmol/L)分别作用细胞24小时和48小时,应用MTT法和葡萄糖氧化酶法检测棕榈酸和葡萄糖对HRGEC存活率与葡萄糖消耗量的影响,蛋白免疫印迹法检测P-IRS、IRS、AKT和p-AKT (Ser473)的影响。结果:1、当棕榈酸500μmol/L干预细胞24小时,与正常组比较,细胞活性显著下降(P0.01),棕榈酸浓度大于或等于300μmol/L干预细胞48小时,细胞存活率显著降低(P0.01)。与空白组比较,300μmol/L、400μmol/L、500μmol/L棕榈酸干预细胞24小时能够明显的降低细胞的葡萄糖消耗(P0.05);200μmol/L、300μmol/L、400μmol/L、500μmol/L干预细胞48小时能够明显的降低细胞的葡萄糖消耗(P0.01)。2、不同浓度葡萄糖刺激人肾小球内皮细胞(HGREC)24小时和48小时,与空白组比较,各组细胞的存活率与对照组比较均无显著变化(P0.05)。与空白组比较,40mmol/L、50 mmol/L、60 mmol/L葡萄糖干预细胞24小时能够降低人肾小球内皮细胞的葡萄糖消耗(P0.05)。与空白组比较,30mmol/L、40mmol/L、50 mmol/L、60 mmol/L葡萄糖干预细胞48小时能够明显降低人肾小球内皮细胞的葡萄糖消耗量(P0.01)。3、不同浓度的葡萄糖刺激人肾小球内皮细胞(HGREC)24小时后,结果显示,50 mmol/L、60 mmol/L葡萄糖刺激细胞24小时能降低P-IRS/IRS和p-AKT/AKT (Ser473)的水平(P0.01),而其他组无明显显著变化(P0.05)。结论:高糖诱导方法能够建立HRGEC细胞胰岛素抵抗模型,具有建模周期短、容易重复、可控性强的优点,可用于糖尿病胰岛素抵抗机制的研究和中药成分的筛选研究。     

A Novel GLP1 Receptor Interacting Protein ATP6ap2 Regulates Insulin Secretion in Pancreatic Beta Cells

GLP1 activates its receptor, GLP1R, to enhance insulin secretion. The activation and transduction of GLP1R requires complex interactions with a host of accessory proteins, most of which remain largely unknown. In this study, we used membrane-based split ubiquitin yeast two-hybrid assays to identify novel GLP1R interactors in both mouse and human islets. Among these, ATP6ap2 (ATPase H⁺-transporting lysosomal accessory protein 2) was identified in both mouse and human islet screens. ATP6ap2 was shown to be abundant in islets including both alpha and beta cells. When GLP1R and ATP6ap2 were co-expressed in beta cells, GLP1R was shown to directly interact with ATP6ap2, as assessed by co-immunoprecipitation. In INS-1 cells, overexpression of ATP6ap2 did not affect insulin secretion; however, siRNA knockdown decreased both glucose-stimulated and GLP1-induced insulin secretion. Decreases in GLP1-induced insulin secretion were accompanied by attenuated GLP1 stimulated cAMP accumulation. Because ATP6ap2 is a subunit required for V-ATPase assembly of insulin granules, it has been reported to be involved in granule acidification. In accordance with this, we observed impaired insulin granule acidification upon ATP6ap2 knockdown but paradoxically increased proinsulin secretion. Importantly, as a GLP1R interactor, ATP6ap2 was required for GLP1-induced Ca²⁺ influx, in part explaining decreased insulin secretion in ATP6ap2 knockdown cells. Taken together, our findings identify a group of proteins that interact with the GLP1R. We further show that one interactor, ATP6ap2, plays a novel dual role in beta cells, modulating both GLP1R signaling and insulin processing to affect insulin secretion.     

胰岛素对β细胞胰岛素分泌的反馈影响

目的：探讨不同浓度外源性胰岛素在不同浓度葡萄糖情况下对β TC-3细胞胰岛素分泌的影响。方法：取对数生长期的13TC3细胞分三组,即低糖组、中糖组、高糖组（葡萄糖浓度分别取1．0mmol／L、3．Ommoi／L、20．Ommol／L）。每组分0、5、10、15、100、500、5000和50000μU／ml胰岛素八个亚组（其中0μU／ml作为对照组）。刺激10分钟后取上清液测C肽。结果：在高糖组中,C肽分泌量无明显差异;在中糖组中,10μU／ml和15μU／ml两组相对对照组C肽分泌量显著增加,50000μU／ml组C肽分泌量则相对对照组出现减少,其余3个亚组无明显改变;在低糖组中,c肽分泌量除5000μU／ml组减少外。其它亚组C肽分泌量无明显差畀。结论：胞外胰岛素在适宜葡萄糖浓度时,对BTC3细胞胰岛素分泌的反馈影响呈剂量依赖关系。     

胰岛素对β细胞胰岛素分泌的反馈影响

目的:探讨不同浓度外源性胰岛素在不同浓度葡萄糖情况下对βTC-3细胞胰岛素分泌的影响。方法:取对数生长期的βTC3细胞分三组,即低糖组、中糖组、高糖组(葡萄糖浓度分别取1.0mmol/L、3.0mmol/L、20.0mmol/L)。每组分0、5、10、15、100、500、5000和50000μU/ml胰岛素八个亚组(其中0μU/ml作为对照组)。刺激10分钟后取上清液测C肽。结果:在高糖组中,C肽分泌量无明显差异;在中糖组中,10μU/ml和15μU/ml两组相对对照组C肽分泌量显著增加,50000μU/ml组C肽分泌量则相对对照组出现减少,其余3个亚组无明显改变;在低糖组中,C肽分泌量除5000μU/ml组减少外,其它亚组C肽分泌量无明显差异。结论:胞外胰岛素在适宜葡萄糖浓度时,对βTC3细胞胰岛素分泌的反馈影响呈剂量依赖关系。