氧化还原在胰岛β细胞代谢中关键作用

一篇发表在《Metabolism》期刊上的科学论文,讨论了在胰岛β细胞中,除了葡萄糖之外,氧化还原信号在细胞代谢适应中的关键作用。

研究表明:

  • 葡萄糖能够刺激β细胞中活性氧(ROS)水平的增加(氧化不是一件好事,可能导致炎症生病)
  • 这导致了关键代谢蛋白的靶向氧化(氧化扩大化,但是这种氧化是可逆转的)。
关键代谢包括糖酵解、三羧酸(TCA)循环、丙酮酸代谢、氧化磷酸化、内质网蛋白处理和胰岛素分泌。

此外,半胱氨酸氧化与其他翻译后修饰(如乙酰化和磷酸化)相关联,这说明,氧化爆炸已经波及基因表达,影响面太广,太深入。

这些发现突出了我们对β细胞如何微调其代谢以实现葡萄糖稳态并维持β细胞健康的理解。

胰腺 β 细胞在整个生物体葡萄糖稳态中发挥特殊作用:

  • β 细胞中的葡萄糖刺激会触发导致胰岛素分泌的信号,
  • 包括 ATP/ADP 比率和细胞内钙水平的变化。
  • 脂质代谢和活性氧 (ROS) 信号对于 β 细胞功能和健康至关重要。


方法
我们采用 IodoTMT 同位素标记结合串联质谱法阐明胰腺 β 细胞中的氧化还原信号通路。

结果
葡萄糖刺激会显著增加 β 细胞中的 ROS 水平,导致参与关键代谢途径(如糖酵解、三羧酸 (TCA) 循环、丙酮酸代谢、氧化磷酸化、内质网 (ER) 中的蛋白质加工和胰岛素分泌)的蛋白质发生靶向可逆氧化。此外,葡萄糖诱导的可逆性半胱氨酸氧化增加与其他翻译后修饰(包括乙酰化和磷酸化)的存在相关。

结论
胰腺 β 细胞代谢的正常运作依赖于精细调节,通过调节蛋白质功能的多种翻译后修饰的复杂系统实现。

研究不仅揭示了β细胞如何响应葡萄糖刺激,还提供了对β细胞在糖尿病等疾病状态下如何失去其成熟特征的深入理解。

这些知识对于开发新的治疗策略,以恢复或保护β细胞的功能和身份,以及为糖尿病治疗提供潜在的再生医学方法具有重要意义。

研究结果发表在《Metabolism》期刊上论文:https://www.metabolismjournal.com/article/S0026-0495(24)00254-3/fulltext

我们该怎么做?

  • β细胞功能的保护和改善:降低葡萄糖摄入,低碳水饮食
  • 抗氧化策略的优化:服用小檗碱、二甲双胍等抗氧化剂
  • 糖尿病逆转的可能性:通过有氧运动跑步减轻体重,通过无氧运动增加肌肉。