脂肪细胞来源的外泌体 ANGPTL2 通过 EIF2α/ATF4/CHOP 应激通路促进小鼠β细胞功能障碍

《Diabetologia》：Adipocyte-derived exosomal ANGPTL2 promotes beta cell dysfunction via the EIF2α/ATF4/CHOP stress pathway in mice

　　

摘要

目的/假设

肥胖相关的脂毒性驱动了2型糖尿病中的β细胞功能障碍，但促进β细胞功能障碍的脂肪组织至胰岛信号仍未被完全阐明。我们假设由脂毒性脂肪细胞来源的外泌体携带的血管生成素样蛋白2（ANGPTL2）参与了损害β细胞功能的脂肪组织至胰岛信号传导。

方法

将棕榈酸或PBS处理的3T3-L1脂肪细胞来源的外泌体分别应用于MIN6细胞和小鼠原代胰岛，以评估β细胞功能与身份。在体内实验中，小鼠在高脂饮食（HFD）喂养条件下进行脂肪组织特异性Angptl2敲低，随后进行代谢表型分析与β细胞功能评估。将高脂饮食喂养小鼠（无论是否进行脂肪组织Angptl2敲低）的脂肪来源外泌体注射至正常饲料喂养的受体小鼠中，评估其内分泌标志物组成及胰岛分泌功能。在MIN6细胞中进行机制研究，采用共免疫沉淀、药理学挽救实验以及Eif2α（也称为Eif2s1）敲低来探究应激信号通路。

结果

棕榈酸处理的脂肪细胞来源的外泌体被β细胞高效内化，导致胰岛素含量和分泌受损，并伴随β细胞身份标志物降低及去分化特征诱导。ANGPTL2在脂毒性脂肪细胞来源的外泌体中富集，且以外泌体依赖性方式在β细胞中积累。脂肪细胞中Angptl2沉默降低了外泌体中ANGPTL2的水平，并减轻了体外胰岛功能障碍。在体内实验中，脂肪组织特异性Angptl2敲低在不改变胰岛Angptl2 mRNA水平的情况下降低了胰岛ANGPTL2蛋白，并改善了糖耐量，IPGTT的AUC从2300.2 ± 165.5降至1583.7 ± 88.8 mmol/l × min（均值 ± SD）。在脂肪-外泌体转移实验中，接受HFD-shRNAAngptl2-外泌体（Exo）注射的受体小鼠显示较低的胰岛ANGPTL2丰度，且离体胰岛葡萄糖刺激胰岛素分泌（GSIS）得到改善，刺激胰岛素分泌从HFD-sh阴性对照（NC）-Exo组的6.0 ± 0.3%（均值 ± SD）升至HFD-shAngptl2-Exo组的10.9 ± 0.6%。在机制上，ANGPTL2与真核翻译起始因子2α（EIF2α）结合，并使蛋白激酶R样内质网激酶（PERK）相关EIF2α增加约2.8倍；然而在对输入EIF2α进行进一步标准化后该差异消失，支持底物可用性模型。PERK抑制剂和整合应激反应抑制剂均减弱了ANGPTL2诱导的激活转录因子-4（ATF4）/C/EBP同源蛋白（CHOP）信号传导，并改善了GSIS。

结论/解释

脂毒性脂肪细胞来源的外泌体通过放大PERK依赖性EIF2α/ATF4/CHOP信号传导，增加受体β细胞中ANGPTL2的丰度，从而导致β细胞功能障碍和身份紊乱。脂肪组织ANGPTL2及循环外泌体相关ANGPTL2代表用于保存肥胖相关血糖异常中β细胞功能的候选靶标与生物标志物。

图形摘要