LRRK2激酶通过RAB8磷酸化和纤毛发生调控葡萄糖刺激的胰岛素分泌：帕金森病与糖尿病的新关联

意大利米兰大学等机构的研究团队揭示了帕金森病相关蛋白LRRK2在胰腺β细胞中的新功能。研究发现LRRK2通过磷酸化RAB8调控初级纤毛形成，影响胰岛素分泌颗粒运输，其突变体G2019S导致基础胰岛素分泌增加。该研究为理解代谢紊乱与神经退行性疾病的关联提供了新机制，发表于《Cellular and Molecular Life Sciences》。

　　

在探索帕金森病(PD)与代谢紊乱关联的研究中，LRRK2基因突变作为PD的主要遗传风险因素备受关注。然而，这种多结构域蛋白在神经系统外的功能，特别是在内分泌胰腺中的作用尚不明确。与此同时，流行病学研究显示2型糖尿病(T2DM)患者PD风险显著增加，暗示两者可能存在共同的病理机制。胰腺β细胞和神经元作为高度特化的分泌细胞，共享相似的分泌调控机制和初级纤毛结构，这为揭示LRRK2在代谢调控中的角色提供了线索。

意大利米兰大学(Università degli Studi di Milano)的研究团队通过药理学和分子生物学方法，首次证实LRRK2激酶活性通过调控分泌颗粒运输影响胰岛素分泌。研究发现PD相关突变体G2019S因激酶活性增强，在体外模型和转基因小鼠中均导致基础胰岛素释放增加和代谢异常。该成果发表于《Cellular and Molecular Life Sciences》，为理解PD的全身性病理机制开辟了新视角。

研究采用的主要技术包括：1) 转基因小鼠模型(G2019S-LRRK2 BAC)的代谢表型分析；2) 胰岛分离和胰岛素分泌ELISA检测；3) 全内反射荧光显微镜(TIRFM)观察胰岛素颗粒动态；4) 免疫共沉淀和Western blot分析蛋白互作；5) 免疫荧光染色定量纤毛发生率。人类胰岛来自米兰Niguarda Ca Granda医院经伦理批准的捐赠者。

LRRK2 G2019S小鼠表现代谢异常
研究发现12月龄以上的G2019S转基因小鼠出现体重增加、空腹低血糖和高胰岛素血症。通过稳态模型评估(HOMA)显示β细胞功能亢进，胰岛面积显著大于野生型(WT)。分离胰岛实验证实G2019S突变导致基础胰岛素分泌增加，但葡萄糖刺激后分泌增幅降低，表明存在分泌调节缺陷。

LRRK2在胰岛中的表达与功能
免疫印迹和RT-PCR证实LRRK2在小鼠和人类胰岛及β细胞系(βtc3/INS1E)中表达。共定位分析显示LRRK2与胰岛素颗粒部分重叠，在质膜附近富集。使用特异性抑制剂GSK2578215A和MLi-2抑制LRRK2激酶活性后，葡萄糖或KCl刺激的囊泡释放和胰岛素分泌均显著降低，证实其调控作用。

RAB8磷酸化的关键作用
免疫共沉淀证实RAB8是LRRK2在β细胞中的结合伙伴。葡萄糖刺激可诱导RAB8第72位苏氨酸(T72)的瞬时磷酸化，该过程被MLi-2阻断。表达磷酸化缺陷突变体T72A RAB8的细胞表现出胰岛素分泌障碍，TIRFM显示颗粒向质膜运输受阻。

纤毛发生的调控机制
研究发现葡萄糖刺激促进RAB8向初级纤毛(标记为乙酰化α-tubulin)募集，该过程依赖LRRK2激酶活性。血清饥饿诱导的纤毛形成被MLi-2抑制，RAB8敲低或T72A突变同样减少纤毛发生率。G2019S小鼠胰岛显示纤毛结构短小、数量减少，提示病理状态下纤毛功能受损。

这项研究首次建立了LRRK2-RAB8-初级纤毛轴在胰岛素分泌调控中的分子机制。PD相关突变通过破坏该调控网络导致胰岛素分泌异常，为理解PD患者中常见的代谢紊乱提供了新解释。从转化医学角度看，靶向LRRK2激酶活性可能成为同时改善PD运动和代谢症状的治疗策略。此外，发现初级纤毛作为能量代谢与神经退行性疾病的交叉调控节点，为研发跨系统治疗药物提供了新靶点。研究还提示监测LRRK2突变携带者的血糖代谢指标可能有助于PD的早期预警。