華人學者：控制胰島素分泌的細胞閥

日期：2015-12-08 08:50:27

最近，美國范德堡大學的一項研究報道稱，微管——細胞中的“高速公路”，將蛋白質運輸到細胞膜用以分泌，在胰腺β細胞中發揮一個令人驚訝的作用。它們不是促進葡萄糖刺激的胰島素分泌，而是對其有限制作用，相關研究結果發表在最近的《Developmental Cell》。

這項研究結果表明，微管作為一種細胞的“變阻器”，精確控制著胰島素的分泌，并表明，干擾這種控制，可能導致β細胞功能障礙和2型糖尿病。靶定微管的胰島素分泌調控，可以提供新的糖尿病治療方法。

本文共同通訊作者Irina Kaverina博士、Xiadong Zhu博士及其同事們開始使用胰島β細胞作為一種模型，來研究微管功能——探討微管“運輸”的貨物（如胰島素顆粒）如何從細胞內部到達外圍。

在他們最初的研究中，研究人員使用化合物來破壞微管，然后用葡萄糖刺激胰島細胞，并測量了胰島素的分泌量。隨著運輸高速公路的缺失，他們希望看到胰島素分泌有所減少。但是相反，他們觀察到了胰島素分泌的強烈增加。

細胞和發育生物學副教授Kaverina說：“這太令人驚訝了，我們都有點不相信自己。”

本文共同通訊作者、細胞和發育生物學副教授顧國強（音譯，Guoqiang Gu）博士以及范德堡大學其他實驗室合作，使用多種系統和技術，展示了微管對β細胞胰島素分泌的負調節作用。更重要的是，顧博士的團隊破壞了小鼠的微管，發現與具有完整微管的小鼠相比，無論是葡萄糖刺激的胰島素分泌，還是來自血液的葡萄糖清除率，都有所增加。

Kaverina說：“在我們測試的任何模型中，破壞微管可增加胰島素分泌。那些被認為是內部公路、給細胞膜運輸貨物的結構，怎么可能抑制了胰島素的分泌？”

應用超分辨率顯微鏡技術，研究人員發現，在β細胞中，微管不形成像公路一樣的軌道。相反，它們形成一種復雜的網狀結構。

Kaverina說：“胰島素顆粒在微管網狀結構上隨機‘行走’，微管調節著細胞外圍的顆粒數，以防止過度分泌。”

她解釋說，葡萄糖破壞的是僅僅位于細胞表面內的微管，以釋放?？恳葝u素顆粒上的微管，并使它們分泌。

研究者認為，破壞微管的策略——可能使用胰腺靶向給藥，可以增加胰島素的分泌，從而可作為治療糖尿病的一種方法。

研究人員還發現，與對照組小鼠相比，在來自糖尿病小鼠的胰島β細胞中，微管網狀結構更加密集。

顧博士說，研究結果表明，為了響應糖尿病患者對胰島素的需求增加，微管變得更加密集和動態程度較低，作為一種反饋機制，最終關閉β細胞功能。

研究人員正在探索葡萄糖如何調節微管動力學。他們也對糖尿病患者的人類胰島感興趣。顧博士指出，這樣的胰島通常會失去了分泌胰島素的能力，他建議，通過操縱微管動態來恢復胰島素分泌，是可行的。

他還指出了靶定微管的抗癌療法和治療患者的糖尿病風險增加之間的關聯。新的研究結果表明，穩定微管的癌癥治療，可能會降低胰島素分泌，并促發糖尿病。

研究人員說，調節β細胞中微管的動態，與其他胰島素刺激物相結合，可能為治療糖尿病提出了一種新方法。