型糖尿病线粒体损伤和修复机制.doc

生物化学与分子生物学专业优秀论文 2型糖尿病线粒体损伤和修复机制
关键词:2型糖尿病胰岛素抵抗线粒体损伤细胞病理学
摘要:本研究分为两个部分:
第一部分羟基酪醇促进3T3-L1脂肪细胞线粒体生成的作用机制。
羟基酪醇Hydroxytyrosol(HT)是一种橄榄油及橄榄叶中大量存在的多酚。越来越多的证据表明,HT对人体非常有益,能帮助人体预防多种疾病,包括心血管疾病及代谢综合症。研究报道线粒体功能紊乱是胰岛素抵抗和2型糖尿病主要的致病因素,已有研究证明药物或营养素可通过促进线粒体生成而改善线粒体功能紊乱,进而改善胰岛素抵抗和2型糖尿病临床症状。然而HT在这方面的作用研究还未见报道。
为了进一步明确线粒体生成在2型糖尿病及胰岛素抵抗中的作用,尝试应用有效的营养素干预来预防糖尿病的发生,我们研究了HT在3T3-L1脂肪细胞线粒体生成中的作用。脂肪细胞经HT作用24小时后,显著增加线粒体的数量和体积;增加线粒体DNA的合成:增加线粒体电子传递链中线粒体复合物Ⅰ,Ⅱ,Ⅲ,Ⅳ,Ⅴ的蛋白表达和酶的活性;增加线粒体的呼吸耗氧和线粒体脂肪酸β-氧化的功能。这些变化伴随着调控线粒体生成的转录因子PGC-1a,mtTFA和NRF1的表达。并且HT能够激活AMP激酶,的活性。
通过腺病毒RNA干扰方法,我们进一步研究了HT发挥作用所依赖的信号通路。在骨骼肌细胞C2C12胰岛素抵抗的模型中,HT也能够明显促进线粒体的生成和线粒体的功能,增加胰岛素敏感性。
研究结果表明HT可显著提高线粒体的生成,促进线粒体的功能,增加胰岛素的敏感性,因此可有效治疗和预防糖尿病。另外,我们也研究了HT对于巢癌卵细胞OVCAR-3生长抑制及其促进肿瘤细胞凋亡的分子机制,提示HT也具有抑制肿瘤生长的功能。
第二部分线粒体营养素组合物防治胰岛素抵抗和糖尿病的作用机制。
2型糖尿病发病进程中伴随着免疫功能的降低,但是目前其具体机制还不清楚。我们推断,氧化应激和线粒体功能障碍在2型糖尿病及其免疫功能紊乱中扮演重要的作用。为了研究线粒体功能紊乱、氧化应激在2型糖尿病及其免疫功能低下的发生发展过程中的作用,并且尝试多种复合物治疗糖尿病的机制及其可行性,同时反证线粒体功能障碍、氧化损伤与2型糖尿病和免疫紊乱发生、发展的密切联系,我们运用2型糖尿病GK大鼠模型,研究了四种线粒体营养素组合物R-硫辛酸(R-LA)、乙酰肉碱(ALC)、尼克酸、生物素改善2型糖尿病及其免疫功能的作用机制。
结果表明,GK大鼠模型组的胸腺和脾脏的免疫功能显著降低,血液循环中负责免疫调节的细胞因子(TNF-α,CRP,Adiponecitn)失调,免疫细胞亚型CD4+/CD8+比值改变;而且免疫器官和血液循环中的氧化损伤指标增加,包括脂质过氧化、蛋白质羰基化、活性氧ROS及游离Ca2+含量升高、抗氧化能力线粒体膜电位降低等,同时促凋亡的蛋白表达显著升高。药物干预后,包括低剂量组合物以及阳性对照pioglitazone(2型糖尿病临床用药,为PPARγ激动剂)的处理组能够明显或者部分逆转这些现象。而且组合物具有优于pioglitazone的效果。
线粒体功能紊乱与胰岛素靶器官产生的胰岛素抵抗,以及2型糖尿病密切相关。我们进一步研究,发现药物干预后,伴随着糖和脂肪酸代谢的改善(包括葡萄糖耐量、胰岛素含量、FFA水平以及脂代谢相关基因的表达),组合物组GK大鼠骨骼比目鱼肌的线粒体数量、电子传递链酶活性也显著的增加,骨骼肌的功能明显增强,提示药物干预后骨骼肌胰岛素敏感性的提高,而且在不改变体重的情况下,组合物具有优于pioglitazone的效果。
对其肝脏组织的检测也表明营养素组合物能够显著改善肝脏中脂肪代谢和线粒体功能的紊乱,保护肝脏免受氧化损伤,并抑制肝脏细胞的凋亡。
因此,这些结果表明该组合物具有类似、甚至优于pioglitazone的2型糖尿病防治效果。
正文内容
本研究分为两个部分:
第一部分羟基酪醇促进3T3-L1脂肪细胞线粒体生成的作用机制。
羟基酪醇Hydroxytyrosol(HT)是一种橄榄油及橄榄叶中大量存在的多酚。越来越多的证据表明,HT对人体非常有益,能帮助人体预防多种疾病,包括心血管疾病及代谢综合症。研究报道线粒体功能紊乱是胰岛素抵抗和2型糖尿病主要的致病因素,已有研究证明药物或营养素可通过促进线粒体生成而改善线粒体功能紊乱,进而改善胰岛素抵抗和2型糖尿病临床症状。然而HT在这方面的作用研究还未见报道。
为了进一步明确线粒体生成在2型糖尿病及胰岛素抵抗中的作用,尝试应用有效的营养素干预来预防糖尿病的发生,我们研究了HT在3T3-L1脂肪细胞线粒体生成中的作用。脂肪细胞经HT作用24小时后,显著增加线粒体的数量和体积;增加线粒体