Pankreatik Beta Hücreleri Arasındaki Konneksin 36 Aracılı İletişimin Hücre İçi Kalsiyum Dinamikleri ve Diyabet Gelişimi Üzerine Etkilerinin Araştırılması

Abstract

Pankreasın Langerhans adacıklarındaki β-hücreleri transkripsiyonel aktivite, protein sentezi, hormon salınımı ve elektriksel aktivite bakımından heterojendir. Adacık içindeki heterojenlik ve bunun hormon salgılanmasının düzenlenmesi üzerindeki etkileri, son yıllarda diyabet araştırmalarına yeni bir yön kazandırmıştır. Adacık içindeki β-hücreleri arasındaki etkileşim insülin salınımının ve glukoz homeostazının düzenlenmesi için kritiktir. Bu etkileşimin merkezinde adacık hücreleri arasındaki iyonik akımları ileten ve böylece hücrelerin elektriksel aktivitelerini koordine etmelerini sağlayan gap bağlantı kanalları ve bu kanallarda görevli konneksin proteinleri yer alır. β-hücreleri, adacık boyunca Ca2+ ve insülin salınımının pulsatil dinamiklerini koordine eden konneksin 36 (Cx36) gap bağlantı kanalları aracılığıyla elektriksel olarak bağlanır. Mevcut tez çalışmasında insülinin bazal salınımını baskılamada heterojenliğin rolünü anlamak için bir yaklaşım olarak Ca2+ salınımının gözlenmesi amacıyla her biri genetik olarak fonksiyon kazandırıcı mutasyonlara sahip olan, tanımlanmış, uyarılamaz diyabetli β-hücre popülasyonları elde edildi. Fare adacıklarındaki β-hücrelerinin mutant KATP kanallarını ifade etmesi ve dolayısıyla yüksek KATP iletkenliğine sahip olması yabanıl tip KATP kanallarını ifade eden β-hücreleriyle kıyaslandığında, Ca2+ salınımlarını tamamen susturdu. Ancak, adacıklarda Cx36 gap bağlantıları zayıflatıldığında mutant tip KATP kanallarını ifade eden diyabetli β-hücrelerinin bu baskılanması ortadan kalkarak salınımlar geri getirildi. Yine in vitro fare β-hücre modelinde, Kir6.1'deki fonksiyon kazanımı mutasyonunun Cx36 ekspresyonunda önemli bir artışa yol açtığı gösterildi. Birlikte ele alındığında, bu bulgular uyarılamaz β-hücrelerinin küçük popülasyonlarının adacıklar içinde Ca2+ salınımındaki spontan yükselmeleri bastırabileceğini ancak Cx36 aracılı iletkenliğin azaltılması ile bu baskının ortadan kaldırılarak salınım potansiyellerinin geri getirilebileceği gösterildi. Cx36'nın diyabet tedavisinde potansiyel bir hedef olarak değerlendirilebileceği görüşü desteklendi.β-cells in pancreatic islets are heterogeneous with respect to transcriptional regulation, protein synthesis, hormone secretion and electrical activity. Functional heterogeneity within the islet and its effects on the regulation of hormone secretion have brought new perspectives to diabetes research. Interactions between β-cells within a pancreatic islet are essential for the regulation of insulin secretion and glucose homeostasis. Central to this interaction are gap junction channels, which conduct ionic currents between islet cells and thus enable the cells to coordinate their electrical activity, and the connexin proteins that function in these channels. β-cells are electrically coupled via connexin 36 (Cx36) gap junction channels, which coordinate oscillatory Ca2+ oscillations and insulin secretion within the islet. In this thesis, we obtained genetically defined, inexcitable diabetic β-cell populations, each containing gain of function mutations, and monitored Ca2+ release as an approach to understand the role of heterogeneous cells in the islet in changes in insulin secretion. β-cells in mouse islets expressing mutant KATP channels and thus having high KATP conductance completely silenced Ca2+ release compared to β-cells expressing wild type KATP channels. However, when Cx36 gap junctions were weakened in islets, this suppression of diabetic β-cells expressing mutant type KATP channels was abolished, and oscillations were restored. Again, in an in vitro mouse β-cell model, it was shown that gain of function mutation in Kir6.1 resulted in a significant increase in Cx36 expression. Taken together, these findings suggest that inexcitable β-cell populations can suppress intra islet Ca2+ oscillations, but this suppression can be alleviated by reducing Cx36 mediated conductance, thus restoring oscillatory potential. Supporting the view that Cx36 may be considered a potential target for the treatment of diabetes.