你知道吗?抑制β细胞凋亡或许可以控制2型糖尿病的进展

日期:2022年10月02日 10:30                来源:沧州医教研究                 作者:刘美晓 孙杨 王磊 王忠                点击:[ ]

中国是全球糖尿病患者人数最多的国家,2017年流行病学数据显示,中国糖尿病患病率为10.9%。过去30年来,中国糖尿病患病率急剧增加,让糖尿病成为中国医学上的重大难题。糖尿病根据疾病的病因不同,主要分为四种类型:1型糖尿病、2型糖尿病、妊娠糖尿病和其他特殊类型糖尿病,其中最常见的是2型糖尿病,约占糖尿病总人数的90%以上。

2型糖尿病发病的主要原因是胰岛素抵抗和胰岛β细胞功能缺陷,但谁处于主导地位尚存在争议。有尸检发现,肥胖的2型糖尿病患者胰岛β细胞数量仅是非糖尿病(肥胖)者的50%,提示β细胞凋亡参与了2型糖尿病的发生发展;也因此提示,有效抑制β细胞凋亡可能对于控制2型糖尿病的进展具有重要意义。

1972年Kerr提出细胞凋亡(apoptosis)的概念以来,人们对细胞凋亡现象进行了广泛、深入的研究。在调控细胞凋亡的一系列原癌基因和抑制癌基因中,Bcl-2家族起着决定性的作用。Bcl-2(B细胞淋巴瘤/白血病-2基因)是一种癌基因,具有抑制凋亡的作用,并且近年来的一些研究已开始揭示其抑制凋亡的作用机制。丝胶(或称丝胶蛋白)为蚕茧中的水溶性蛋白,科学研究发现,丝胶可降低2型糖尿病大鼠的血糖水平,且能抑制模型大鼠血糖水平的升高,但丝胶降血糖的作用机制尚未明了。

因此,我们选择大鼠胰岛素瘤细胞(INS-1细胞)为研究对象,以链脲佐菌素(STZ)处理INS-1细胞模拟高血糖损伤,探讨分析丝胶对INS-1细胞Bcl-2蛋白表达的作用。称取一定量由承德医学院蚕业研究所提供的黄色蚕茧,浴比1︰30,1%碳酸钠浸泡30min,煮沸3h,提取两次,两次的提取液减压浓缩,浓缩液经8000nm-14000nm透析袋透析过夜,透析液冷冻干燥成粉末,-20℃冰箱保存。临用时用完全培养基配制成溶液,0.22μm滤器过滤除菌。大鼠INS-1细胞,购自赛百慷(上海)生物技术股份有限公司,用含FBS(10%)和β-巯基乙醇(50μmol/L)的RPMI-1640培养基,在37℃、5% CO2培养箱中贴壁培养2~3天,至80%~90%融合后传代,取对数生长期细胞进行实验。INS-1细胞分为三组,正常对照组、STZ损伤组和丝胶处理组。正常对照组细胞用不含药物的完全培养基培养;STZ损伤组细胞用完全培养基配制的STZ溶液培养24h,STZ(美国Sigma公司,-20℃冰箱保存)终浓度为10mmol/L;丝胶处理组细胞用完全培养基配制的同时含STZ(终浓度为10mmol/L)和丝胶(终浓度为300μg/ml)的溶液培养24h。

INS-1细胞按1×105 个/ml接种于6孔板,贴壁培养至对数生长期后用PBS清洗细胞,以换液的形式分别给予各组INS-1细胞不同的药物处理,孵育24h后将6孔板置于倒置显微镜下观察各组细胞的形态。细胞培养结束后,向各组INS-1细胞中加入蛋白裂解液,以反复冻融的方式提取各组细胞总蛋白,BCA蛋白定量试剂盒(北京索莱宝生物有限公司)定量。蛋白上样量30μg,15% SDS-PAGE凝胶电泳,转膜,5%脱脂奶粉封闭过夜,一抗(艾博抗(上海)贸易有限公司,1:500)室温孵育2h,二抗(1:5000,美国KPL公司)室温摇床孵育2h,Super ECL Plus超敏发光液显影。扫描胶片后,应用Quantity One-v 4.6.2软件分析显影条带,以目的条带与β-actin条带的灰度比值,作为Bcl-2蛋白的相对表达水平。

各组INS-1细胞的形态见图1。

1 各组INS-1细胞的形态(×200)(A.正常对照组,B.STZ损伤组,C.丝胶处理组)

由图1可见:正常对照组INS-1细胞数量较多,单层生长,分布均匀,呈不规则多边形,细胞有连接融合倾向;STZ损伤组INS-1细胞间隙增宽,出现漂浮、脱落现象,贴壁细胞数量减少,细胞形态发生改变:细胞变圆,体积变小;与STZ损伤组相比,丝胶处理组细胞间隙变窄,漂浮、脱落细胞减少,细胞形态趋于正常。

各组INS-1细胞Bcl-2蛋白的表达情况见图2和表1。

2 各组INS-1细胞Bcl-2蛋白的表达 (1.正常对照组,2.STZ损伤组,3.丝胶处理组)

1 各组INS-1细胞Bcl-2蛋白的表达情况( x ± s )

组别

n

Bcl-2蛋白

正常对照组

3

0.96±0.01

STZ损伤组

3

0.78±0.011

丝胶处理组

3

0.84±0.012

由图2和表1可知:与正常对照组相比,STZ损伤组INS-1细胞Bcl-2蛋白的表达明显降低(P<0.05);与STZ损伤组比较,丝胶处理组细胞Bcl-2蛋白的表达明显升高(P<0.05)。

2型糖尿病发病的主要原因是胰岛素抵抗和胰岛β细胞功能缺陷,但谁处于主导地位尚存在争议。有尸检发现,肥胖的2型糖尿病患者胰岛β细胞数量仅是非糖尿病(肥胖)者的50%,提示β细胞凋亡参与了2型糖尿病的发生发展;那么,有效抑制β细胞凋亡可能对于控制2型糖尿病的进展具有重要意义。

细胞凋亡是细胞的一种基本生物学现象,在多细胞生物去除不需要的或异常的细胞中具有重要意义,在生物体的进化、内环境的稳定及多系统的发育中发挥重要作用。凋亡具有复杂的分子生物学机制,是多基因严格控制的过程,虽然目前凋亡过程的确切机制尚不完全清楚,但凋亡过程的紊乱可能与多种病变相关,如肿瘤、自身免疫性疾病等。Bcl-2家族是众多调控细胞凋亡的因子之一,其抑制细胞凋亡的作用可能与以下因素有关:Bcl-2可以抑制细胞色素c(Cyt c)的释放,从而抑制超氧阴离子的产生,通过抗氧化作用抑制细胞凋亡;Bcl-2具有抑制Ca2+跨膜流动的作用,通过调节细胞内Ca2+的浓度调节凋亡;过度表达的Bcl-2能抑制线粒体通透性的改变,并影响巨孔的形成,从而抑制凋亡。

我国最早将糖尿病成书的是《黄帝内经》,《素问》提及了“消渴病”(即糖尿病)的病名,中医辩证观点认为糖尿病是一种气阴两虚的慢性代谢紊乱疾病,符合中医“多虚、多瘀”的观点,治疗原则是生精清热、润燥养阴等。蚕茧,别名蚕衣、茧黄、绵蚕等,为蚕蛾科昆虫家蚕蛾的茧壳,具有滋阴润燥、生精止渴的作用,主治肠风便血、淋痛尿血、消渴饮引等,且民间亦有蚕茧泡水辅助降糖的用法。以往科学研究发现丝胶具有明显的降血糖作用,但具体机制不明。因此,我们以大鼠胰岛素瘤INS-1细胞为研究对象,采用STZ损伤INS-1细胞建立模型,结果显示,丝胶处理INS-1细胞可明显升高Bcl-2蛋白的表达。所以,丝胶可能通过上调Bcl-2蛋白的表达抑制β细胞凋亡,从而发挥降低血糖的作用。也就是说,有效抑制β细胞凋亡或许可以控制2型糖尿病的进展。

(第一作者作者系沧州医学高等专科学校,讲师)

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