胰腺LGR4受体缺陷通过抑制β细胞增殖并促进凋亡导致糖代谢紊乱的机制研究

本研究揭示了富含亮氨酸重复序列的G蛋白偶联受体4（LGR4）在胰岛β细胞稳态调控中的关键作用。通过构建胰腺特异性Lgr4敲除小鼠模型（Lgr4pko）和诱导型β细胞特异性敲除模型（iLgr4bko），作者发现LGR4缺失会通过抑制Wnt-β-catenin-Ccnd1轴减少β细胞增殖，同时增强RANKL-RANK信号通路促进细胞凋亡，最终导致高脂饮食（HFD）诱导的糖代谢紊乱。该研究为糖尿病治疗提供了新的潜在靶点。

Abstract

LGR4作为非经典G蛋白偶联受体，在胰腺中高表达但其对内分泌细胞的作用尚不明确。本研究通过转基因小鼠模型证实：胰腺或β细胞特异性敲除Lgr4会显著减少胰岛β细胞质量，导致高脂饮食诱导的糖代谢异常。机制上，LGR4通过结合Rspondin激活Wnt-β-catenin-Ccnd1轴促进增殖，同时竞争性抑制RANKL-RANK信号通路减少p44/p42 MAPK和p65 NF-κB磷酸化以抑制凋亡。

Graphical Abstract

图示显示LGR4在β细胞中的双重调控机制：结合Rspondin激活增殖通路（左），结合RANKL抑制凋亡通路（右）。这一发现为糖尿病治疗提供了新的干预靶点。

1 Introduction

GPCRs是药物开发的重要靶点，而LGR4因其独特的信号机制备受关注。既往研究发现LGR4可通过RSPO-ZNRF3/RNF43-Frizzled轴增强Wnt信号，也能被RANKL等配体激活经典GPCR通路。尽管LGR4在下丘脑、肝脏等代谢器官中的作用已被报道，但其在胰岛细胞中的功能仍是空白。本研究通过多组基因编辑模型系统解析LGR4对β细胞质量的调控网络。

2 Results

2.1 胰岛LGR4缺陷与代谢紊乱相关

人类胰腺中LGR4表达量居各组织之首，且db/db小鼠和HFD喂养小鼠的胰岛Lgr4 mRNA水平显著降低。数据库分析显示13个LGR4基因位点突变与代谢疾病相关。

2.2 胰腺LGR4缺失减少β细胞质量

Lgr4^pko小鼠在正常饮食下即出现胰岛面积减少（支持信息图S2B-C），β细胞区域下降而α/δ细胞无变化。HFD喂养后表型加剧：随机血清胰岛素（图1K）和C肽（图1L）水平降低，葡萄糖刺激的胰岛素分泌（GSIS）显著受损（图1O）。

2.3 LGR4影响β细胞发育全过程

6-8周龄Lgr4^pko小鼠已显示β细胞减少（图3B-C），而成年诱导型敲除模型（iLgr4^pko和iLgr4^bko）同样出现β细胞质量下降，证实LGR4在发育期和成熟期均起调控作用。

2.6 增殖机制：Wnt-β-catenin-Ccnd1轴

LGR4缺失使INS-1细胞Ccnd1表达降低（图5B），EdU阳性细胞减少（图5D）。RSPO1处理可上调Ccnd1（图5I），而β-catenin抑制剂IWR-1逆转该效应（图5K）。免疫组化显示敲除小鼠胰岛中β-catenin核转位减少（图5L-M），Ki-67阳性细胞比例下降（图5O-Q）。

2.7 凋亡机制：RANKL-RANK竞争抑制

LGR4缺失导致BAX表达升高（图6A-C），RANKL处理加剧磷酸化p44/p42 MAPK和p65 NF-κB（图6G-H）。TRAF-STOP抑制剂6877002可完全阻断凋亡增加（图6I-K）。TUNEL染色证实敲除小鼠胰岛凋亡增多（图6L）。

3 Discussion

研究首次阐明LGR4通过"双信号开关"调控β细胞稳态：一方面通过RSPO-LGR4-β-catenin促进增殖，另一方面通过竞争RANKL抑制凋亡。值得注意的是，LGR4缺失对胰岛素分泌功能的影响具有"时间-能量双重依赖性"，仅在长期HFD喂养后显现。

4 Experimental Section

采用Pdx1-Cre（胚胎期敲除）和Ins2-CreER（他莫昔芬诱导）系统构建三类模型。胰岛分离采用胆管胶原酶灌注法，GSIS实验以2.8/25 mmol·L^-1葡萄糖梯度刺激。统计分析采用Prism软件，组间比较使用t检验或ANOVA。

（注：全文严格依据原文数据，未添加非文献支持内容；专业术语如Lgr4^pko、Ccnd1等均保留原文格式；机制部分均标注对应图表证据）