阻断胰高血糖素受体引发小鼠 α 细胞高分泌的机制新解

为探究胰高血糖素受体（GCGR）阻断后高胰高血糖素血症机制，研究人员开展相关研究，发现其与 VGF 等相关，为糖尿病治疗提供新思路。

　　在人体的血糖调控 “小宇宙” 里，胰高血糖素（Glucagon）和胰岛素堪称一对 “冤家”。胰高血糖素由胰腺 α 细胞分泌，能与肝细胞上的胰高血糖素受体（GCGR）结合，升高血糖；而胰岛素则负责降低血糖。长期以来，科学家们一直试图通过调控 GCGR 这条关键通路来治疗糖尿病。研究发现，敲除 GCGR 的小鼠对 1 型和 2 型糖尿病都有一定的抵抗能力，针对 GCGR 的小分子拮抗剂、反义寡核苷酸和单克隆抗体等在动物模型和人体试验中也展现出了改善血糖控制的潜力。

然而，理想很丰满，现实却很骨感。GCGR 阻断疗法在临床试验中遇到了 “拦路虎”—— 严重的副作用，比如血清转氨酶水平升高、高氨基酸血症、α 细胞增生以及高胰高血糖素血症等。其中，高胰高血糖素血症的出现机制一直是个未解之谜，这也使得该疗法迟迟无法应用于临床。为了攻克这一难题，来自厦门大学的研究人员展开了深入研究，相关成果发表在《Nature Communications》上。

研究人员主要运用了单细胞转录组测序（scRNA-seq）、免疫染色、基因敲低等关键技术。他们以 12 - 14 周龄的雄性野生型（WT）和 GCGR 基因敲除（GCGR-KO）小鼠为研究对象，对分离出的胰岛进行深入分析。

研究结果

1. GCGR 阻断改变 α 细胞基因表达及胰岛微环境：通过 scRNA-seq 技术，研究人员发现 GCGR-KO 小鼠的 α 细胞基因表达谱发生了显著变化，与其他内分泌细胞的相互作用也有所改变。而且，胰岛素和生长抑素对胰高血糖素分泌的抑制作用在 GCGR-KO 小鼠的胰岛中明显减弱，这意味着胰岛微环境被破坏。
2. GCGR 阻断增加 α 细胞中胰高血糖素表达和颗粒数量：无论是从基因层面，还是蛋白质和颗粒层面，研究都证实了 GCGR-KO 小鼠的 α 细胞中，胰高血糖素基因（Gcg）表达上调，胰高血糖素蛋白水平和颗粒数量都显著增加。
3. GCGR 阻断促进 α 细胞胰高血糖素分泌：在不同葡萄糖浓度刺激下，GCGR-KO 小鼠的胰岛分泌胰高血糖素的能力更强，对低血糖刺激更为敏感。同时，GCGR-KO 小鼠 α 细胞中胰高血糖素颗粒的胞吐作用增强，细胞质 Ca²⁺浓度振荡的频率和幅度也更高。
4. GCGR 阻断使 α 细胞中 VGF 水平升高：研究人员通过分析差异表达基因（DEGs），发现 VGF（神经生长因子诱导蛋白）在 GCGR-KO 小鼠的 α 细胞中特异性上调。免疫染色实验进一步验证了这一结果，并且发现过表达 VGF 能增加胰高血糖素的分泌。
5. 下调 VGF 抑制胰高血糖素分泌和颗粒生成：利用腺病毒介导的 shRNA 敲低 VGF 表达后，α 细胞中胰高血糖素颗粒的形成和成熟受到影响，分泌量也显著减少。在体内实验中，抑制 VGF 表达同样降低了血清胰高血糖素水平。
6. 高氨基酸血症诱导 α 细胞 VGF 上调：GCGR 阻断会导致高氨基酸血症，其中谷氨酰胺和丙氨酸的变化最为明显。研究发现，高浓度的谷氨酰胺和丙氨酸能够诱导 α 细胞中 VGF 和胰高血糖素原水平升高，促进胰高血糖素分泌，而抑制 VGF 则能消除这种诱导作用。
7. STAT3 和 CREB 协同调节高氨基酸血症诱导的 VGF 上调：通过数据库预测和实验验证，研究人员发现 STAT3 和 CREB 是调节 VGF 表达的关键转录因子。高浓度的谷氨酰胺和丙氨酸能够激活 mTOR-STAT3 和 ERK-CREB 通路，进而上调 VGF 和 Gcg 的表达。

研究结论与意义

这项研究首次在单细胞水平揭示了 GCGR 阻断后 α 细胞胰高血糖素分泌增加的现象，明确了 VGF 在其中的关键作用，并且找到了导致 VGF 上调的 “元凶”—— 高氨基酸血症，以及相关的信号通路。这不仅加深了人们对 GCGR 阻断后生理变化的理解，更为优化糖尿病治疗策略提供了新的潜在靶点。虽然研究还存在一些局限性，比如 Ca²⁺振荡机制、VGF 衍生生物活性肽的作用以及氨基酸转运体 SLC38A5 的功能等尚未完全明确，但这并不影响该研究的重要意义。未来，随着这些问题的深入研究，有望为糖尿病的治疗带来新的突破，让更多患者受益。