他汀通过mTOR信号通路损伤β细胞功能的分子机制研究

Statins can significantly reduce cardiovascular events in diabetic patients, and are recommended by all guidelines, but it increases the risk of new onset diabetes, and its mechanism remains unclear. Recent study suggests that cholesterol levels may regulate the activity of mTORC1. mTOR pathway exists in the islet beta cells, and our preliminary experiment shows that atorvastatin can significantly affect the expression of islet cell mTOR, so we propose that statins can impair the function of beta cells through the mTOR signaling pathway. In this study atorvastatin was used to intervene islet beta cell lines Min6 cells or high-fat feeding mice, as well as the NPC1 knockout mice. Application of immunofluorescence technique, siRNA and each key protein signaling pathway blockers, and through the depletion or supplement of cholesterol were implemented. We observed the changes in islet cell morphology, glucose-induced insulin secretion, then detect the expression of key proteins in signaling pathways and the interaction of transcription factors and the target genes. We intend to elucidate and confirm whether statins do damage islet beta cells, and this effect is due to cholesterol itself or its synthetic intermediate, NPC1 - mTOR pathway is how to control this process. We surpose to provide a theoretical basis on clinical use of statins to explain its adverse events.

他汀类药物能显著降低糖尿病患者心血管事件，而被所有指南所推崇，但它增加新发糖尿病的风险，其机制仍不清楚。最近研究提示，胆固醇水平可调控mTORC1的活性。胰岛β细胞存在mTOR通路，我们预试验显示，阿托伐他汀能明显影响胰岛β细胞mTOR的表达，由此我们认为他汀是通过mTOR信号通路损伤β细胞功能。本研究使用阿托伐他汀干预胰岛β细胞株Min6细胞或高脂饲养鼠，以及NPC1敲除鼠，同时应用免疫荧光技术、siRNA技术和信号通路各关键蛋白的阻断剂，以及通过耗竭或补充胆固醇等处理，观察胰岛β细胞的形态、葡萄糖诱导的胰岛素分泌，以及信号通路各关键因子表达改变以及转录因子和靶基因的相互作用，阐明他汀是否确实损伤胰岛β细胞，而此效应是源于胆固醇本身还是其合成途径的中间产物的作用，NPC1-mTOR通路是如何调控此过程，从而为临床上使用他汀药物解释其不良事件提供理论依据。

他汀类药物能显著降低糖尿病患者心血管事件，而被所有指南所推崇，但它增加新发糖尿病的风险，其机制仍不清楚。本研究显示： （1）他汀组胰岛β细胞大小明显下降，不成熟囊泡增加。葡萄糖耐量试验显示，葡萄糖曲线下面积增大，而胰岛素水平明显低下。（2）他汀使用后mTOR信号抑制，且在体外培养MIN6细胞显示阿托伐他汀对mTOR信号通路的抑制作用是剂量依赖性的。（3）用环糊精（MβCD）耗竭细胞内的胆固醇并不改变MafA的表达和mTOR信号通路。（4）他汀类药物除了抑制胆固醇的从头合成以外，还会抑制甲羟戊酸途径的中间产物，如FPP和GGPP。用阿托伐他汀处理细胞后，raptor和rictor蛋白表达下调，而此效应可以被GGPP完全逆转。同样，GGPP完全恢复阿托伐他汀下调pS6、pAKT和MafA蛋白的表达。用特异性抑制剂抑制和siRNA沉默GGTase，发现pS6、pAKT和MafA蛋白表达也被抑制，糖促胰岛素分泌也下降。他汀使用后，胰岛和MIN6细胞系的Rab5a蛋白表达明显下调，且Rab5a mRNA表达下调，此效应可被GGPP完全恢复。在MIN6细胞系沉默Rab5a，Glut2、Gck、MafA均出现了改变，pS6和pAKT蛋白的磷酸化水平下降，提示沉默Rab5a可以模拟出他汀对β细胞造成的变化。阿托伐他汀在降低mTOR信号通路的同时增加了NPC1转录和蛋白水平，无论是在阿托伐他汀处理的Min6细胞，还是喂养阿托伐他汀小鼠胰岛中，并且我们发现该效应可以被GGPP所恢复。加入GGPP的抑制剂也可以上调NPC1的表达，用siRNA沉默npc1的转录水平，观察到mafa的下降。本研究的意义在于揭示，他汀药物在降低患者心血管事件的同时是如何诱发新发糖尿病的机制，对其进一步的研究有助于临床医生在使用他汀药物时合理科学解释其潜在不良事件的理论依据，同时为以后开发预防糖尿病发生的药物靶点提供基础。