目的:砷是一种有毒非金属类化合物,其普遍分布于岩石、土壤和水资源中,慢性砷中毒是一个全球性的公共卫生问题。越来越多的研究发现砷暴露是糖尿病的危险因素之一,其机制可能是砷破坏了胰岛b细胞的正常功能进而引起细胞损伤或发生凋亡。PINK1是一种蛋白激酶,主要分布于线粒体的外膜,是介导线粒体发生自噬的重要蛋白。在本课题组以往的研究中发现,砷可以诱导活性氧的产生。活性氧主要作用于线粒体,而线粒体自噬能够有效清除受损伤的线粒体。但砷暴露是否引起了线粒体自噬障碍,以及砷暴露引起的线粒体自噬障碍是否与PINK1相关联尚不明确。牛磺酸,又称b-氨基乙磺酸,最初由牛黄中分离取得,是一种含硫的非蛋白氨基酸。有报道指出牛磺酸具有降糖和抗氧化的作用,相关研究表明牛磺酸可有效降低活性氧的产生。本课题组前期研究发现牛磺酸能够有效干预As₂O₃引起的子代大鼠肝脏及HepG2细胞自噬性损伤情况,但其是否能防止砷暴露所引起的线粒体自噬障碍及其是否通过PINK1通路发挥干预作用尚不清楚。为了进一步探讨砷对大鼠胰岛线粒体自噬过程的影响及牛磺酸的保护作用,本研究拟探讨亚砷酸钠(NaAsO₂（8）与三氧化二砷(As₂O₃（8）诱导大鼠胰岛线粒体自噬障碍引发细胞凋亡作用以及牛磺酸的保护作用机制。方法:体内试验中,以Wistar大鼠为实验对象,孕鼠暴露于浓度为2 mg/kg BW⁸ mg/kg BW的As₂O₃,牛磺酸干预组用150 mg/kg BW浓度牛磺酸灌胃后,进行8 mg/kg BW As₂O₃灌胃,直至子代断乳,后将子代大鼠继续暴露于与母鼠相同剂量的As₂O₃至性成熟,共57天。用电子显微镜观察子代大鼠胰岛细胞中线粒体的形态;用免疫蛋白印迹法（Western blot）检测子代大鼠胰腺细胞中PINK1蛋白及凋亡生物标记物Bcl-2蛋白及Bax蛋白的表达情况。体外实验中,以INS-1细胞为研究对象,NaAsO₂的浓度为1mM⁴mM,作用于INS-1细胞1、3、6、12及24 h。用电子显微镜观察INS-1细胞中线粒体的形态;用荧光显微镜观察经JC-1染色的INS-1细胞的线粒体膜电位改变情况;用Western blot（蛋白质免疫印迹法）检测细胞中过氧化物酶体增殖物激活受体g（PPARg）蛋白表达量的变化;用免疫荧光实验检测细胞内PINK1蛋白表达量的变化;用TUNEL法检测细胞凋亡情况。预先用牛磺酸及PPARg激活剂罗格列酮处理后,再以上述同样的方式用NaAsO₂处理INS-1细胞,分别检测上述各种方法中测得的实验指标的变化情况。结果:在体内实验中,电子显微镜下可见暴露于不同浓度As₂O₃（2 mg/kg BW⁸ mg/kg BW）后,子代大鼠胰岛细胞中线粒体形态发生肿胀空泡样改变,其肿胀程度随着As₂O₃浓度的升高而增多,牛磺酸保护组线粒体肿胀不明显;子代大鼠胰岛中PINK1蛋白表达随着As₂O₃浓度的升高而减少,牛磺酸保护组PINK1蛋白表达较8 mg/kg BW As₂O₃暴露组PINK1蛋白的表达量升高;子代大鼠胰腺中Bax蛋白表达随着As₂O₃浓度的升高而增加,Bcl-2蛋白的变化趋势与其相反,牛磺酸保护组Bax蛋白表达较8 mg/kg BW As₂O₃暴露组Bax蛋白的表达量减少,而Bcl-2蛋白表达增高;体外实验中,电子显微镜下可见暴露于4mM NaAsO₂后,INS-1细胞中线粒体形态发生肿胀空泡样改变,牛磺酸保护组线粒体肿胀不明显;以浓度为1mM⁴mM的NaAsO₂染毒INS-1细胞1、3、6、12及24 h,荧光显微镜下观察到INS-1细胞在被NaAsO₂处理6 h后,线粒体膜电位开始下降。而经过保护剂牛磺酸预处理后,线粒体在6 h的膜电位降低有所缓解;INS-1中PPARg蛋白表达量随着NaAsO₂暴露剂量的升高而明显减少,而在牛磺酸保护组和PPARg激活剂组,其表达量较4mM NaAsO₂暴露组蛋白表达量明显上升。以浓度为1mM⁴mM的NaAsO₂染毒INS-1细胞1、3、6、12及24 h,荧光显微镜下观察到INS-1细胞在被NaAsO₂处理24 h后,PINK1蛋白表达量随着NaAsO₂暴露剂量的升高而明显减少。而在牛磺酸保护组和PPARg激活剂组,其表达量较4mM NaAsO₂暴露组蛋白表达量明显上升;TUNEL检测发现INS-1细胞在被NaAsO₂处理24h后发生凋亡。用牛磺酸预处理后,凋亡发生减少。结论:砷可引起大鼠胰岛细胞凋亡;砷暴露会通过下调PINK1的表达来抑制线粒体自噬情况从而引起细胞凋亡;牛磺酸可以作为一种保护剂来缓解砷暴露所引起的子代大鼠胰岛及INS-1细胞线粒体自噬障碍及凋亡。