实验性β细胞衰老模型的开发与表征：揭示自噬缺陷及刺激-分泌耦合机制的改变

《GeroScience》：Development and characterization of experimental β-cell senescence models revealing autophagy defects and altered stimulus–secretion coupling

本研究利用多柔比星诱导MIN6小鼠胰岛β细胞衰老模型，探讨衰老如何通过线粒体和胰岛素颗粒清除缺陷影响胰岛素分泌。发现衰老细胞线粒体膜电位异常升高，胰岛素颗粒堆积，刺激-分泌耦联重构，为糖尿病机制研究提供新模型。

　　

摘要

衰老是2型糖尿病中β细胞功能障碍的主要因素，而细胞衰老越来越被认为是一个重要的潜在机制。在这里，我们使用MIN6小鼠胰岛素瘤β细胞系建立了一个多柔比星（DOX）诱导的衰老模型，以阐明衰老如何重塑细胞器稳态和胰岛素分泌的机制。衰老通过β-半乳糖苷酶阳性、p16^INK4a/p21/p53上调以及细胞周期停滞来验证。利用线粒体MitoTimer和细胞色素c氧化酶亚单位8增强型绿色荧光蛋白-mCherry报告基因，以及一个定制的Insulin-Timer构建体，我们观察了细胞器的老化过程，并通过葡萄糖刺激下的胰岛素分泌、胰岛素含量、线粒体膜电位、Ca²?成像和活性氧生成分析来评估β细胞的功能。衰老的β细胞积累了线粒体和胰岛素颗粒，这些颗粒从合成后的滞留时间延长，并表现出清除缺陷和过度线粒体极化现象，同时伴随着葡萄糖刺激下Ca²?流入的变化和活性氧生成的增加。尽管胰岛素含量减少，但相对于储存量而言，胰岛素分泌显著增强，这表明刺激-分泌耦合发生了重塑；在p16^INK4a/p21/p53过表达模型中也观察到了类似的结果。这项研究表明，DOX诱导的β细胞衰老是一个替代模型，可将DNA损伤与线粒体和胰岛素颗粒清除能力受损联系起来。通过模拟与年龄相关的β细胞功能障碍，该模型突出了自噬缺陷作为细胞器滞留的驱动因素，并提供了关于衰老如何重塑刺激-分泌耦合机制的见解，从而加深了我们对糖尿病中β细胞衰老的理解。重要的是，这个实验上易于操作的模型为测试针对衰老细胞负担或衰老相关功能障碍的干预措施以及解析β细胞功能重塑的机制提供了平台。

图形摘要