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.2018年5月16日；13（5）：e0197266。
doi:10.1371/journal.pone.0197266。 2018年eCollection。

线粒体分裂增加对低氧诱导的胰岛β细胞死亡至关重要

大张 1 2, 刘燕芳 3, 姚唐 2, 王晓峰 2, 李志超 2, 芮莉（Rui Li） 2, 《振宇提》 2, 高伟东 2, 济钢白 1, 易律 1
附属公司

线粒体分裂增加对低氧诱导的胰岛β细胞死亡至关重要

大张等。 公共科学图书馆一号. .

摘要

低氧介导的胰腺β细胞死亡是胰腺β细胞致死的主要原因之一，它导致功能性胰腺β细胞团的丢失以及1型糖尿病和2型糖尿病。然而，控制胰岛β细胞生死的分子机制尚不清楚。在这里，我们表明，通过HIF-1α激活和随后的DRP1线粒体移位，DRP1S616磷酸化升高，主要导致胰腺β细胞线粒体分裂。通过DRP1敲除抑制线粒体分裂可以逆转低氧诱导的胰腺β细胞死亡。我们进一步证明，缺氧诱导的线粒体分裂使嵴的形成不紧张，随后触发线粒体细胞色素c的释放和随后的胱天蛋白酶激活。此外，线粒体分裂抑制因子-1（Mdivi-1）是一种DRP1介导的线粒体分裂的特异性抑制剂，在体外可显著抑制β细胞死亡，这表明糖尿病的治疗策略很有前景。总之，我们的结果揭示了DRP1介导的线粒体分裂在低氧诱导的β细胞死亡中的关键作用，这为该过程作为药物靶向治疗提供了有力证据。

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数字

图1
图1。缺氧诱导胰腺βINS-1E细胞线粒体断裂。
答：。在不同氧水平（3%或1%氧浓度）缺氧处理后胰腺βINS-1E细胞线粒体的典型共焦显微镜图像224小时）。比例尺，10μm。B。定量了胰腺β-INS-1E细胞与微管化、中间化和碎片化线粒体的比例。C、。如图所示处理的线粒体蛋白INS-1E细胞的典型透射电镜（TEM）图像。比例尺，0.5μm。D。图像J用于按指示处理的INS-1E细胞中的线粒体长度定量。所有实验重复三次*P（P）< 0.05.
图2
图2。HIF-1α激活和随后的DRP1（S616）磷酸化参与低氧诱导的胰腺β细胞线粒体断裂。
A至B。通过RT-PCR（A）和western blot（B）分析检测MFN1、MFN2、OPA1、DRP1、Fis1和MFF在胰腺β-INS-1E细胞中的表达水平。（C）上图：通过western blot分析检测HIF-1α和磷酸化DRP1（S637）或（S616）的水平，并按照指示进行治疗。底部：三个独立实验的蛋白质印迹扫描密度测定。检测印迹中的β-肌动蛋白以确保相等的蛋白质负载量*P<0.05。（D）上图：通过western blot分析检测了经上述处理的胰岛β-INS-1E细胞中总裂解物和线粒体部分的DRP1水平。VDAC用作加载控制。线粒体。底部：三个独立实验的蛋白质印迹扫描密度测定。分别在印迹上检测β-肌动蛋白VDAC，以确保蛋白质载量相等*P<0.05。所有实验重复三次。
图3
图3。线粒体断裂参与了缺氧条件下胰岛β细胞的死亡。
答：。如图所示，通过western blot分析检测经治疗的胰岛β-INS-1E细胞中的DRP1（S616）和线粒体分数DRP1。B。用流式细胞术检测治疗后胰腺β-INS-1E细胞的凋亡。C、。Western blot分析胰腺β-INS-1E细胞中细胞色素c水平，如图所示。β-actin和VDAC分别作为细胞质和线粒体的负荷对照。细胞、细胞质；线粒体。D。如图所示，对经处理的胰腺βINS-1E细胞中叶片Caspase-9和Caspase-3水平的蛋白质印迹分析。E.公司。2型糖尿病动物模型胰腺βINS-1E细胞的TUNEL染色。蓝色：Hoechst 33342；绿色：TUNEL阳性细胞核。所有实验重复三次*P（P）< 0.05.
图4
图4。低氧诱导的线粒体断裂促进胰腺β细胞嵴重塑。
答：。经治疗的胰腺βINS-1E细胞线粒体的典型透射电镜（TEM）图像显示。比例尺，0.1μm。B-D.公司。定量分析所示胰腺βINS-1E细胞的线粒体长度（B）、嵴宽度（C）和嵴密度（数量/线粒体长度）（D）。在每个治疗组中随机选择20多个线粒体进行定量分析。所有实验重复三次*P（P）< 0.05.
图5
图5。Mdivi-1对低氧诱导的胰岛β细胞死亡具有治疗作用。
A类如图所示，使用Mdivi-1（50μM）或DMSO处理胰腺βINS-1E细胞12小时后，通过共焦显微镜进行线粒体形态分析。比例尺，10μm。B。如图所示，使用MTS分析法对经Mdivi-1或DMSO处理的胰腺βINS-1E细胞进行细胞活力分析。C、。如图所示，用流式细胞术检测使用Mdivi-1或DMSO的胰腺βINS-1E细胞的凋亡。D。用Mdivi-1或DMSO处理的胰腺βINS-1E细胞中的TUNEL染色。比例尺，50μm。所有实验重复三次*P（P）< 0.05.
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