HSP90调控胰岛β细胞脂毒性的机制研究

We previously established 3T3L1 adipocytes and rat islets/MIN6 cells co-culture system and found insulin secretion disorder, decreased cell viability and reduced HSP90 expressions in co-cultured group. HSP90 inhibition in tumor cells can induce an ER stress response and may be proapoptotic which is dependent on JNK activation. We assume that HSP90 suppression of islet cells in lipotoxicity may cause abnormal ER stress resulting apoptosis, during which there is also activation of JNK. Also we speculate that lipid-regulating agents can improve beta cell function. In our research, 3T3L1 adipocytes and MIN6 cells co-culture system and high-fat-diet SD rat model will be used in vitro and in vivo. The relationship between HSP90 expressions and JNK activation, Bip expressions, beta cell apoptosis and beta cell function will be investigated via HSP90 overexpression and HSP90 knockdown. We will also study regulatory mechanism of HSP90 in Acipimox protective effect of beta cells in lipotoxicity. The research can not only deeply reveal the pathogenesis of beta cell lipotoxicity, but also lay a theoretical foundation of protective effect of lipid-regulating agents on beta cells in lipotocixity.

课题组前期通过3T3L1脂肪细胞与大鼠胰岛/MIN6细胞共培养发现：共培养组的胰岛素释放功能紊乱、细胞活力下降；且HSP90表达下调。研究发现抑制肿瘤HSP90，可诱导ER stress进而导致细胞凋亡；而ER stress与JNK激活相关。由此推测在高脂环境下，胰岛细胞下调的HSP90可通过激活JNK，从而增强ER stress而促进凋亡，导致胰岛功能障碍; 调脂药物可能改善胰岛功能。因此，本研究通过3T3L1脂肪细胞和MIN6细胞共培养体系及高脂喂养的SD大鼠模型：研究高脂环境中胰岛细胞HSP90表达与JNK激活、Bip、胰岛细胞凋亡及胰岛细胞功能的相关性；改变HSP90表达对上述指标的影响。观察阿昔莫司对胰岛细胞保护作用；探讨HSP90在其中的调控机制。本研究不仅深入揭示胰岛β细胞脂毒性病理机制，并且为调脂药物在高脂环境中对胰岛细胞保护的临床运用及转化奠定理论依据。

脂毒性是胰岛细胞损伤的主要原因之一。虽然过去的研究发现自噬、炎症、内质网应激可能参与该过程，但其具体机制仍不清楚。我们前期研究发现：在脂毒性条件下，INS-1E细胞HSP90表达下调，而既往研究表明 HSP90抑制剂可通过内质网应激通路杀伤肿瘤细胞，因此本研究探讨HSP90通过内质网应激调控胰岛细胞凋亡的机制。阿昔莫司作为临床常用的调脂药物，但其也可改善胰岛功能，因此我们同时观察了阿昔莫司对胰岛细胞的保护作用。. 本课题组开展了三方面研究内容：（1）临床研究：证实了体内高脂环境可加重胰岛细胞功能障碍；（2）体外细胞实验探讨HSP90通过内质网应激调控胰岛细胞凋亡的机制：①脂毒性导致INS-1E细胞HSP90表达下调，可能通过下调内质网分子伴侣BIP表达水平，并激活内质网应激凋亡通路PERK-CHOP通路及IRE1α-JNK通路，导致INS-1E细胞凋亡增加；②过表达INS-1E细胞中HSP90后可能通过增加内质网分子伴侣BIP表达水平，并抑制内质网应激凋亡通路PERK-CHOP及IRE1α-JNK通路，使INS-1E细胞脂性凋亡减少，从而保护胰岛细胞；（3）动物实验：高脂造模20周，与对照组相比，高脂喂养组TG、FFA、血糖、胰岛素和HOMA-IR水平均显著上升。阿昔莫司干预4周后，干预组糖脂代谢指标（TG、FFA、空腹血糖）和HOMA-IR水平下降。. 上述研究结果为深入探讨胰岛细胞脂毒性机制奠定了理论基础，并且拓展了阿西莫司的临床运用。