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目的:以高脂喂养的小鼠和棕榈酸处理的胰岛β细胞为模型,研究高脂诱导β细胞凋亡的分子机制。本课题的实施有助于我们进一步了解高脂导致胰岛细胞凋亡的机理,并可为药物开发与干涉治疗提供有价值的靶点。方法:以正常饲料(normal chew diet,NCD)和高脂饲料(high fat diet,HFD)分别喂养雄性C57小鼠,在不同的喂养时间点分别测定血脂、体重、糖耐量、胰岛素耐受性和胰岛素分泌情况;对小鼠胰岛组织进行包埋、切片、染色,观察胰岛素分泌及胰岛细胞的数量;通过MTS、Hoechst-Propidium Iodide染色、ELISA方法检测不同PA浓度作用细胞不同的时间对胰岛细胞(INS1E)增殖、凋亡及胰岛素分泌的影响;通过基因敲除和过表达、免疫沉淀和免疫印迹等方法检测棕榈酸(palmitate,PA)作用下细胞中相关蛋白的活性和表达情况。结果:对比NCD组小鼠,高脂喂养小鼠四个月后,小鼠血液中游离脂肪酸、甘油三酯和总胆固醇显著升高,体重增加,糖耐量和胰岛素耐受性受损,五到六个月时葡萄糖诱导胰岛素分泌下降,胰岛体积缩小,胰岛里β细胞数目减少。PA诱导的胰岛β细胞凋亡与功能损伤和PA浓度与作用时间正相关。高浓度(500μM)PA作用INS1E细胞24h,可通过下调Mcl-1表达并同时抑制mTOR活性来使细胞活力下降,诱导细胞凋亡,抑制葡萄糖引发的胰岛素分泌。Mcl-1与mTOR分别敲除后,可使细胞对低浓度PA变得敏感,低浓度PA即可使细胞凋亡。Mcl-1与mTOR分别过表达后,可使细胞抵抗高浓度PA带来的脂毒性。Raptor与Rictor的敲除实验显示mTOR-Raptor复合体(mTORC1)参与PA诱导的细胞凋亡与功能损伤。对PA引发的信号转导研究发现,PA作用细胞后,可激活AMPK,活化的AMPK抑制ERK活性,导致Mcl-1的Thr163磷酸化水平降低;AMPK同时又可抑制Akt活性,进而解除了Akt对GSK3β的抑制作用,GSK3β活性增强后导致Mcl-1的S159磷酸化水平升高。这两个不同位点的磷酸化的改变启动了Mcl-1的泛素化降解。同时,GSK3β活化又可以抑制mTOR的活性,使包括Mcl-1在内的蛋白合成受到抑制。结论:PA作用胰岛β细胞后,可下调Mcl-1蛋白表达并同时抑制mTOR活性。该双重调控最终诱导细胞凋亡并使胰岛素分泌功能受到损伤。