Molecular mechanism involved in regulation of ABCA1 expression and lipotoxicity in pancreatic beta cells

胰腺β细胞ABCA1表达和脂毒性调节的分子机制

• 批准号: 20K17513
• 负责人: Lyu Jingya
• 金额: $ 2.66万
• 依托单位: Kagawa University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
• 财政年份: 2020
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2020-04-01 至 2021-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-20K17513/
• 关键词: lipotoxicity; ABCA1; pancreatic beta cells; insulin synthesis; insulin secretion; Lipotoxicity

糖尿病の病因として膵脂肪毒性が注目されている。膵β細胞にコレステロールが蓄積することによって誘発される脂肪毒性は、膵臓β細胞におけるインスリン分泌障害の一因となるが、このプロセスの詳細なメカニズムは不明なままであり、本研究にてABCA1発現に着目して実験を進めた。結果として、酸化LDL（OxLDL）を膵β細胞株であるINS-1細胞に添加するとインスリン含有量が減少し、PDX-1発現が低下し、グルコース刺激インスリン分泌（GSIS）が低下することが分かった。これらの影響は、HDLの添加によって解除された。 またOxLDL受容体とコレステロール含有量はOxLDLによって増加し、コレステロールトランスポーターであるABCA1について検討を行うと、OxLDLはABCA1の発現と転写を用量依存的および時間依存的に抑制した。MEKの特異的阻害剤であるPD98059は、ABCA1転写およびMEK/ERKの活性化に対するoxLDLの効果を解除させた。次に、クロマチン免疫沈降アッセイ(ChIP)を行ったところ、肝臓X受容体（LXR）がABCA1プロモーター領域に結合することができ、この結合はOxLDLによって阻害されることが示された。さらに、OxLDLは核内LXR発現を減少させたが、この変化はHDLによって解除された。LXRで増加したABCA1転写は、OxLDLによって抑制され、LXR結合部位を変異させることによってその効果がキャンセルされた。以上のように、今回の研究により、OxLDLがMEK/ERK/LXR経路によるABCA1発現をdown regulateし、INS-1細胞にコレステロールを蓄積させ、GSISの障害に関与することが示された。

The etiology of diabetes mellitus and lipotoxicity are of great concern. A detailed analysis of the causes of lipotoxicity induced by β-cell accumulation and secretion barriers is not available. This study is aimed at the development of ABCA1. The results showed that the content of LDL in INS-1 cells decreased, PDX-1 production decreased, and GSIS secretion decreased. The effect of HDL on the growth of the liver was studied. OxLDL receptor content increases with ABCA1 concentration, OxLDL decreases with ABCA1 concentration, and OxLDL decreases with ABCA1 concentration, which is dose-dependent and time-dependent. MEK specific inhibitors such as PD98059 and ABCA1 are effective against oxLDL activation. Second, ChIP is the binding agent for ABCA1 and LXR is the binding agent for OxLDL. In addition, OxLDL reduces the production of LXR in the nucleus and releases HDL. LXR increases in ABCA1, OxLDL decreases in LXR binding sites and increases in LXR binding sites. These findings indicate that ABCA1 expression in the MEK/ERK/LXR pathway is down regulated, INS-1 cells are down regulated, and GSIS is down regulated.