Studium mitochondriální morfologie v pankreatických β-buňkách v závislosti na přítomnosti různých druhů sekretagogů

Abstract

Glucose homeostasis is crucial for the proper functioning of the organism. The pancreatic β-cells, which serve as a sensor of changes in blood glucose concentration and are responsible for the adequate release of the hormone insulin, play a crucial role in its maintenance. Increased glucose concentration activates oxidative phosphorylation and subsequently increases the concentration of cellular ATP, which then indirectly stimulates insulin secretion. The process of oxidative phosphorylation is localized in the inner mitochondrial membrane, where the final stage of processing of substrate energy into ATP occurs. To make the oxidative phosphorylation process as efficient as possible, the mitochondrial network undergoes a series of morphological changes. In this work, we aimed to elucidate the effect of changes in nutrient concentration on mitochondrial morphology in a pancreatic β-cell model, the INS1E tissue line. We used as experimental conditions: 1) a high glucose concentration at which insulin secretion is maximal, 2) a low glucose concentration at which insulin secretion does not occur, and 3) the addition of α-ketoisocaproate, a leucine metabolite that amplifies insulin secretion. We first characterized the bioenergetic parameters that influence mitochondrial morphology. A decrease in glucose...

Glukozová homeostáza organismu je klíčová pro jeho správné fungování. Na jejím udržovaní se zásadním způsobem podílejí pankreatické β-buňky, které slouží jako senzor změny koncentrace glukózy v krvi a zodpovídají za adekvátní výlev hormonu insulinu. Zvýšená koncentrace glukózy aktivuje oxidativní fosforylaci a následně dochází k navýšení koncentrace buněčného ATP, které poté nepřímo stimuluje sekreci insulinu. Proces oxidativní fosforylace je lokalizován ve vnitřní mitochondriální membráně, kde probíhá finální fáze zpracování energie substrátu na ATP. Aby byl proces oxidativní fosforylace co nejefektivnější, mitochondriální síť prochází řadou morfologických změn. V této práci jsme se zaměřili na objasnění vlivu změn koncentrace nutrientů na mitochondriální morfologii na modelu pankreatických β-buněk, tkáňové linii INS1E. Jako experimentální podmínky jsme použili: 1) vysokou koncentraci glukózy, při které dochází k maximální sekreci insulinu, 2) nízkou koncentraci glukózy, při které sekrece insulinu neprobíhá, a 3) přídavek α-ketoisokaproátu, metabolitu leucinu, který amplifikuje sekreci insulinu. První jsme charakterizovali bioenergetické parametry, které ovlivňují mitochondriální morfologii. Snížením koncentrace glukózy došlo ke snížení buněčné respirace, zároveň byl pozorován nárůst...