在胰腺內(nèi)分泌器官胰島中，α細(xì)胞產(chǎn)生的胰高血糖素與β細(xì)胞產(chǎn)生的胰島素共同完成對(duì)機(jī)體血糖穩(wěn)態(tài)的調(diào)節(jié)。由胰島α細(xì)胞分泌的胰高血糖素需要與主要表達(dá)在肝臟的胰高血糖素受體（GCGR）結(jié)合才能發(fā)揮作用。近年來(lái)，以GCGR為靶點(diǎn)的一系列降糖藥物正在開(kāi)發(fā)和臨床試驗(yàn)中，因此充分解析GCGR的功能顯得十分重要。

前期相關(guān)研究已經(jīng)證明，GCGR敲除的動(dòng)物模型會(huì)表現(xiàn)出胰島α細(xì)胞增生、高胰高血糖素血癥等異常生理現(xiàn)象。研究一般認(rèn)為GCGR敲除動(dòng)物的高胰高血糖素血癥主要源自于胰島α細(xì)胞的增生。

2022年11月，廈門(mén)大學(xué)李明玉團(tuán)隊(duì)與上海交通大學(xué)張超團(tuán)隊(duì)合作在JBC上在線(xiàn)發(fā)表了題為“Disruption of the glucagon receptor increases glucagon expression beyond α-cell hyperplasia in zebrafish”的研究論文，該論文揭示了gcgr敲除的斑馬魚(yú)α細(xì)胞中，除了導(dǎo)致的胰島α細(xì)胞增生之外，還存在α細(xì)胞本身顯著性高表達(dá)胰高血糖素基因的現(xiàn)象，并發(fā)現(xiàn)了pnoca基因是其中關(guān)鍵的調(diào)控分子之一。
 

作者通過(guò)流式分選了對(duì)照組和gcgr^-/-組的α細(xì)胞用于單細(xì)胞轉(zhuǎn)錄組測(cè)序，測(cè)序結(jié)果發(fā)現(xiàn)在斑馬魚(yú)敲除了gcgr后，胰島α細(xì)胞相較于對(duì)照組呈現(xiàn)出不同的轉(zhuǎn)錄組特征。同時(shí)這些α細(xì)胞表現(xiàn)出了明顯的異質(zhì)性。gcgr^-/-組中有一群細(xì)胞高表達(dá)胰高血糖素基因（gcga, gcgb），同時(shí)α細(xì)胞中相關(guān)調(diào)控因子的表達(dá)也隨之上調(diào)。隨后，作者通過(guò)一系列實(shí)驗(yàn)如原位雜交、轉(zhuǎn)基因魚(yú)熒光強(qiáng)度對(duì)比等驗(yàn)證了這一結(jié)果 （圖1）。
 

圖1  在gcgr^-/-斑馬魚(yú)中gcga、gcgb基因顯著高表達(dá)

隨后，在蛋白水平層面，作者也通過(guò)透射電鏡、胰高血糖素?zé)晒忸w粒統(tǒng)計(jì)等方法證明了在gcgr^-/-斑馬魚(yú)中，α細(xì)胞中的胰高血糖素蛋白同樣存在增多的現(xiàn)象（圖2）。
 

圖2  在gcgr^-/-斑馬魚(yú)α細(xì)胞中胰高血糖素顆粒小體增多

作者還研究了在gcga、gcgb高表達(dá)這一群細(xì)胞中顯著高表達(dá)的基因pnoca, 該基因主要編碼一種調(diào)控痛覺(jué)，攝食的神經(jīng)肽，此前有文獻(xiàn)報(bào)道了其在斑馬魚(yú)α細(xì)胞中特異性表達(dá)。作者利用crispr技術(shù)將其敲降后，發(fā)現(xiàn)此前觀察到的α細(xì)胞增多、α細(xì)胞高表達(dá)胰高血糖素的現(xiàn)象均受到了抑制（圖3）。
 

圖3  敲降pnoca后影響了gcgr^-/-斑馬魚(yú)的α細(xì)胞增生和胰高血糖素表達(dá)

綜上所述，該研究通過(guò)對(duì)gcgr^-/-斑馬魚(yú)α細(xì)胞單細(xì)胞測(cè)序數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，揭示了gcgr^-/-斑馬魚(yú)的α細(xì)胞除了增生之外，還在單細(xì)胞水平表現(xiàn)出了高表達(dá)胰高血糖素的現(xiàn)象。gcgr^-/-動(dòng)物的高胰高血糖素血癥正是由于α細(xì)胞的增生和高表達(dá)胰高血糖素這兩方面的因素共同造成的，該研究為這一模型中存在的高胰高血糖素血癥提供了新的解釋?zhuān)▓D4）。
 

圖4  α細(xì)胞數(shù)量增多和單個(gè)細(xì)胞高表達(dá)胰高血糖素，兩者共同導(dǎo)致了高胰高血糖素血癥

廈門(mén)大學(xué)研究生康琪、郟建新，同濟(jì)大學(xué)研究生鄭繼紅為該文共同第一作者，廈門(mén)大學(xué)李明玉副教授、上海交通大學(xué)張超教授是該文共同通訊作者。該研究得到國(guó)家自然基金、福建省海洋生物技術(shù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室開(kāi)放基金、廈門(mén)大學(xué)校長(zhǎng)基金的資助。