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

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

2022年11月，廈門大學李明玉團隊與上海交通大學張超團隊合作在JBC上在線發(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α細胞中，除了導致的胰島α細胞增生之外，還存在α細胞本身顯著性高表達胰高血糖素基因的現(xiàn)象，并發(fā)現(xiàn)了pnoca基因是其中關鍵的調(diào)控分子之一。
 

作者通過流式分選了對照組和gcgr^-/-組的α細胞用于單細胞轉錄組測序，測序結果發(fā)現(xiàn)在斑馬魚敲除了gcgr后，胰島α細胞相較于對照組呈現(xiàn)出不同的轉錄組特征。同時這些α細胞表現(xiàn)出了明顯的異質(zhì)性。gcgr^-/-組中有一群細胞高表達胰高血糖素基因（gcga, gcgb），同時α細胞中相關調(diào)控因子的表達也隨之上調(diào)。隨后，作者通過一系列實驗如原位雜交、轉基因魚熒光強度對比等驗證了這一結果 （圖1）。
 

圖1  在gcgr^-/-斑馬魚中gcga、gcgb基因顯著高表達

隨后，在蛋白水平層面，作者也通過透射電鏡、胰高血糖素熒光顆粒統(tǒng)計等方法證明了在gcgr^-/-斑馬魚中，α細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α細胞中胰高血糖素顆粒小體增多

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

圖3  敲降pnoca后影響了gcgr^-/-斑馬魚的α細胞增生和胰高血糖素表達

綜上所述，該研究通過對gcgr^-/-斑馬魚α細胞單細胞測序數(shù)據(jù)進行分析，揭示了gcgr^-/-斑馬魚的α細胞除了增生之外，還在單細胞水平表現(xiàn)出了高表達胰高血糖素的現(xiàn)象。gcgr^-/-動物的高胰高血糖素血癥正是由于α細胞的增生和高表達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（圖4）。
 

圖4  α細胞數(shù)量增多和單個細胞高表達胰高血糖素，兩者共同導致了高胰高血糖素血癥

廈門大學研究生康琪、郟建新，同濟大學研究生鄭繼紅為該文共同第一作者，廈門大學李明玉副教授、上海交通大學張超教授是該文共同通訊作者。該研究得到國家自然基金、福建省海洋生物技術重點實驗室開放基金、廈門大學校長基金的資助。