深圳大學(xué)醫(yī)學(xué)部應(yīng)穎/孔祥臣/嚴(yán)丹研究團(tuán)隊(duì)揭示調(diào)控糖尿病β細(xì)胞凋亡的新機(jī)制
胰腺β細(xì)胞凋亡在2型糖尿病的發(fā)生發(fā)展中起著至關(guān)重要的作用。細(xì)胞色素c氧化酶亞基6A2（COX6A2）和Farnesoid X受體（FXR）在胰腺β細(xì)胞中已被發(fā)現(xiàn)，但它們是否參與β細(xì)胞凋亡尚不清楚。深圳大學(xué)醫(yī)學(xué)部應(yīng)穎/孔祥臣/嚴(yán)丹研究團(tuán)隊(duì)在Cell Death & Disease (IF 8.1)發(fā)表文章“FXR-regulated COX6A2 triggers mitochondrial apoptosis of pancreatic β-cell in type 2 diabetes”。研究結(jié)果強(qiáng)調(diào)了FXR/p300通路控制的COX6A2在β細(xì)胞凋亡中的重要作用，揭示了以前未被發(fā)現(xiàn)的糖尿病β細(xì)胞凋亡的機(jī)制。
給藥AAV9-Cox6a2-KO導(dǎo)致胰島COX6A2蛋白表達(dá)顯著降低
研究結(jié)果
1.COX6A2促進(jìn)糖尿病β-細(xì)胞凋亡
研究數(shù)據(jù)顯示GK大鼠、db/db小鼠和高脂飲食（HFD）誘導(dǎo)的糖尿病小鼠胰島中COX6A2蛋白表達(dá)顯著升高；過(guò)表達(dá)COX6A2引發(fā)了cleaved-caspase3表達(dá)和凋亡細(xì)胞數(shù)量的增加，而敲低COX6A2則導(dǎo)致脂肪毒性應(yīng)激時(shí)cleaved-caspase3和凋亡細(xì)胞數(shù)量的顯著減少。為進(jìn)一步研究COX6A2在體內(nèi)糖尿病β細(xì)胞凋亡中的作用，研究團(tuán)隊(duì)將AAV9-Cox6a2-KO病毒載體經(jīng)膽總管注入GK大鼠胰腺，實(shí)現(xiàn)Cox6a2基因的組織特異性敲低。與對(duì)照組相比，注射AAV9-Cox6a2-KO的GK大鼠胰島中cleaved-caspase3蛋白的表達(dá)顯著降低；同時(shí)血漿胰島素水平升高，葡萄糖耐量改善，血糖水平也明顯降低。這些結(jié)果表明，COX6A2促進(jìn)了T2DM中β-細(xì)胞的凋亡。
COX6A2促進(jìn)糖尿病β-細(xì)胞凋亡
2.COX6A2通過(guò)調(diào)控VDAC1觸發(fā)線粒體依賴性β-細(xì)胞凋亡
鑒于COX6A2是線粒體復(fù)合體IV的一個(gè)亞基，研究團(tuán)隊(duì)假設(shè)COX6A2可能通過(guò)線粒體依賴途徑誘導(dǎo)β細(xì)胞凋亡。與對(duì)照組相比，過(guò)表達(dá)COX6A2的細(xì)胞線粒體跨膜電位降低，并促進(jìn)細(xì)胞色素c從線粒體向細(xì)胞質(zhì)的釋放；此外，脂毒作用下COX6A2過(guò)表達(dá)細(xì)胞Bax蛋白水平顯著升高，而COX6A2敲低細(xì)胞Bax蛋白水平顯著降低。與體外實(shí)驗(yàn)結(jié)果一致，注射AAV9-Cox6a2-KO病毒的GK大鼠和Cox6a2-/--HFD小鼠的胰島中Bax的含量明顯低于對(duì)照組。進(jìn)一步研究顯示COX6A2不僅促進(jìn)Bax蛋白水平的增加，而且促進(jìn)其線粒體易位；具體機(jī)制方面，COX6A2通過(guò)與線粒體蛋白VDAC1相互作用，促進(jìn)Bax從細(xì)胞質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn)到線粒體，最終導(dǎo)致β細(xì)胞凋亡。
升高的COX6A2通過(guò)調(diào)控VDAC1誘導(dǎo)β-細(xì)胞凋亡
3.FXR通過(guò)抑制糖尿病條件下Cox6a2的表達(dá)來(lái)保護(hù)β細(xì)胞免于凋亡
通過(guò)對(duì)JASPAR生物信息學(xué)數(shù)據(jù)庫(kù)的分析，在Cox6a2基因的啟動(dòng)子區(qū)域發(fā)現(xiàn)了潛在的FXR結(jié)合位點(diǎn)，此外FXR負(fù)調(diào)控β細(xì)胞中Cox6a2的表達(dá)；一系列分析表明FXR通過(guò)限制p300募集并隨后降低Cox6a2啟動(dòng)子處的H3K27乙酰化來(lái)抑制β細(xì)胞中Cox6a2的轉(zhuǎn)錄。為了探討FXR對(duì)2型糖尿病β細(xì)胞凋亡的影響，研究團(tuán)隊(duì)首先評(píng)估了其表達(dá)水平，發(fā)現(xiàn)與Wistar大鼠、C57小鼠和正常飲食小鼠相比，GK大鼠、db/db小鼠和高脂飲食誘導(dǎo)的糖尿病小鼠的胰島中均顯著降低。此外，喂食HFD的FXR-/-小鼠的胰島cleaved-caspase3蛋白水平增加，同時(shí)胰島素陽(yáng)性細(xì)胞面積減少、血漿胰島素水平降低，葡萄糖耐量下降；進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)FXR通過(guò)抑制糖尿病條件下Cox6a2的表達(dá)來(lái)保護(hù)β細(xì)胞免于凋亡。
FXR抑制糖尿病β-細(xì)胞凋亡
研究結(jié)論
本研究表明COX6A2水平的增加可能通過(guò)調(diào)節(jié)VDAC1介導(dǎo)的線粒體細(xì)胞色素c的釋放來(lái)增強(qiáng)β細(xì)胞凋亡。COX6A2表達(dá)的增加可能是由于糖尿病中FXR表達(dá)的減少；糖尿病可能通過(guò)調(diào)節(jié)FXR/p300/COX6A2通路來(lái)驅(qū)動(dòng)β細(xì)胞凋亡。這些見解揭示了β細(xì)胞凋亡的新調(diào)控機(jī)制，并強(qiáng)調(diào)COX6A2可能是2型糖尿病的治療靶點(diǎn)。
