粒線體生合成調控對胰島 β- 細胞功能的影響
為了瞭解胰島 β- 細胞中粒線體生合成對胰島素分泌的機轉,本研究探討粒線體功能異 常是否會影響 β- 細胞胰島素的分泌。本實驗利用大鼠胰島 β- 細胞, RIN-m5F 細胞,運 用 RNA 干擾技術 (RNA interference , RNAi) ,以短暫轉染 (transient transfection) 方式 干擾粒線體轉錄因子 A mRNA (mitochondrial transcription factor A, TFAM) ,以期降低粒 線體 DNA 複製與轉錄,進而影響粒線體呼吸傳遞鏈功能,使 ATP 生成降低,影響胰島 素分泌。經過兩次轉染,以同步定量聚合 ? 鏈鎖反應 (real-time PCR) 進行分析,轉染 後第 4 小時起,開始抑制 TFAM mRNA 的表現,最高可抑制 99 % ,在第 48 ~ 72 小時
,也觀察到 TFAM mRNA 下降 53.3 % ,並影響粒線體轉錄之 ND6 mRNA ( NADH-uib iquinone oxidoreductase subunit 6 , ND6 )表現量下降,僅剩原本之 15 % ;同時也觀察 到粒線體 DNA 拷貝數的下降。粒線體轉譯之呼吸傳遞鏈複合體四中次單位 COX I (cyto chrome c oxidase, subunit I) 也顯著降低 27 % ,可能導致粒線體呼吸傳遞鏈功能缺失,
進而使胰島素分泌降低,可用於模擬第二型糖尿病人粒線體功能不全的情形。本研究利 用 100 ng/mL 溴化乙錠 (ethidium bromide, EtBr) 破壞 RIN-m5F 細胞粒線體 DNA 作為 另一研究模式, 25 天後觀察到粒線體 DNA 拷貝數僅剩 0.13 % 。以 EtBr 處理五個月後
,明顯觀察到細胞因粒線體 DNA 被破壞後,生長速度趨於緩慢,進一步利用葡萄糖、
白胺酸 (Leucine) 、精胺酸 (Arginine) 來刺激經 EtBr 處理的 RIN-m5F 細胞, ATP 的生 成明顯降低,且胰島素分泌趨於減少,推測應為粒線體功能異常, ATP 無法正常生成 進而影響胰島素分泌。本研究顯示粒線體 DNA 套數減少及粒線體基因的表現受到抑制 皆會導致粒線體功能異常進而影響 β- 細胞胰島素分泌情形。
Effects of mitochondrial biogenesis regulation on pancreatic beta–cell function