医学进展
2015年09月号
医学进展
在他乡

胰腺对自噬行为的“微管理”

作者:包丽霞

英国伦敦大学帝国学院汉默史密斯医院的Guy A. Rutter 教授对胰岛β细胞的自噬行为调控机制研究进行了总结和论述,不同于普通细胞经典的自噬途径,胰岛β细胞在处于饥饿状态时,会通过降解胰岛素来避免自噬行为的产生,从而使胰岛β细胞存活并发挥正常的生理功能,维持机体健康。

细胞的自噬行 为对细胞而言是非常重要的,是细胞内物质进行周转循环利用的过程。经典的细胞自噬途径是一个相当复杂的途径,受到多种机制的调控。当细胞处于饥饿状态 时,ATP/ADP或ATP/AMP的比值会下降,激活AMP活化的蛋白激酶和下游的信号通路,抑制mTORC1,激活细胞自噬的发生,使胞内自身物质被 消化吸收,产生氨基酸,合成生命必须的蛋白,从而使细胞达到继续存活的目的。

对于胰岛β细胞而言,一般细胞的自噬行为发生机制是不合理的,胰岛β细胞有独特的自噬管理机制。当胰岛β细 胞处于低糖环境(饥饿状态)时,会激活p38 δ/PKD1蛋白激酶,使胞内的胰岛素发生降解,降解产生的氨基酸局部激活雷帕霉素靶蛋白复合物mTORC1,使mTORC1移位到溶酶体膜上,抑制细胞 自噬,抑制胰岛素释放和胞内组分破坏的发生,使细胞继续存活。该降解过程称为饥饿诱导的初级胰岛素降解(starvation-induced nascent granule degradation,SINGD)。局部性发生的SINGD降解过程使胰岛素进行周转的同时又不会伤害其它的细胞器。细胞处于低血糖状态时,胰岛β细胞通过这种特殊的机制,被降解产生的氨基酸不会激活主要的细胞能量工厂线粒体产生ATP,从而避免了引发胰岛素释放的级联反应的发生,包括避免了ATP敏感的钾离子通道的关闭,避免了细胞的去极化和钙离子涌入细胞的发生。

该研究结论提示,若胰岛β细胞在低血糖时和普通细胞一样发生自噬,将导致机体发生低血糖;但从另一方面说,研究SINGD降解过程,以及蛋白激酶对该过程的调节机理,或许对糖尿病患者而言是一个有效的增加胰岛素释放的治疗方法。(作者:包丽霞)

参考文献:Science 2015;347:826-827

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