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导语：在糖尿病治疗的征途上，我们是否已经找到了恢复β细胞功能、缓解胰岛素缺乏的钥匙？最近，一项研究揭开了β细胞新角色的神秘面纱，为糖尿病治疗带来了新的希望。
在糖尿病的发病机制中，胰岛素分泌功能障碍和胰岛素作用障碍是两大核心问题。特别是对于1型和2型糖尿病患者而言，β细胞功能的减退或衰竭是导致胰岛素缺乏的关键因素。尽管胰岛素替代治疗为糖尿病患者提供了一定程度的血糖控制，但长期注射胰岛素带来的不便以及潜在的低血糖风险，迫切需要寻找一种新的治疗靶点和治疗策略。
在β细胞功能研究领域，尽管已有研究揭示了胰岛素的合成、储存和分泌过程，但对于胰岛素降解和稳态调控的具体分子机制仍知之甚少。特别是在β细胞中，胰岛素的降解过程如何精细调控，以及这一过程在糖尿病发病中的作用，仍然是一个未被充分探索的领域。此外，如何通过调节胰岛素降解过程来恢复或增强β细胞的功能，对于开发新的糖尿病治疗策略具有重要意义。
2024年11月，Nature Metabolism杂志发表了一篇题为“Inceptor binds to and directs insulin towards lysosomal degradation in β cells”的研究，聚焦于一个新近被鉴定的胰岛素结合受体inceptor，深入分析了其在β细胞中的表达模式和生物学功能，揭示了其在胰岛素降解和稳态调节中的潜在作用，为糖尿病的分子机制研究提供了新的线索。
本研究是一项基于人类诱导多能干细胞（iPSC）衍生的胰岛细胞的实验研究，旨在探究inceptor在β细胞分化、存活和胰岛素分泌中的作用。研究团队通过CRISPR-Cas9基因编辑技术成功构建了IIR基因敲除（KO）的iPSC系，并与野生型（WT）iPSC系进行对比。实验中，研究者详细分析了IIR KO对β细胞分化效率、细胞存活、胰岛素含量和葡萄糖刺激的胰岛素分泌（GSIS）的影响。主要评价指标包括胰岛素和前胰岛素含量、GSIS动态变化以及细胞凋亡率。
胰岛素降解新机制：Inceptor在β细胞中的调控作用
在本研究中，科学家们发现了胰岛素抑制性受体inceptor在β细胞内调节胰岛素降解的新功能。通过基因敲除技术，研究人员发现IIR KO的β细胞在体外培养中胰岛素含量显著增加。与野生型（IIR+/+）相比，IIR-/- β细胞的胰岛素含量增加了约2.5倍（图1b）。这表明，inceptor可能通过调节胰岛素的降解来影响β细胞的胰岛素储存。
注：A. 在S6的D20和D40干细胞胰岛中C-PEP-Cherry的表达；B、C. C-PEP+细胞数标准化的前胰岛素（b）和胰岛素（c）含量；D. 在D40时标准化到总DNA含量的dGSIS；E.在D19转导并在D24分析的IIR-Venus或GFP的慢病毒OE；F、G. inceptor强度中位数（f）和定量（g）在GFP+或Venus+人群中的inceptor-Venus或GFP对照OE干细胞向胰岛素分泌β细胞中；H、I, C-PEP-Cherry强度的代表性直方图（h）和定量（i）在inceptor-Venus或GFP对照过表达的C-PEP-Cherry+人群中的干细胞向胰岛素分泌β细胞中。J,K. 在6小时环己亚胺处理后测定前胰岛素（j）和胰岛素（k）含量；L. 在6小时溶酶体抑制剂处理测定前胰岛素含量。
图1 inceptor是胰岛素稳态的负调节器，介导前胰岛素降解
葡萄糖刺激胰岛素分泌的改善
通过动态葡萄糖刺激胰岛素分泌（dGSIS）实验，研究人员进一步观察了IIR KO β细胞在葡萄糖刺激下胰岛素分泌的变化。结果显示，IIR KO β细胞的胰岛素分泌能力显著提高，甚至在第一阶段分泌中超过了人胰岛细胞（图1d）。这一结果揭示了inceptor缺失可能通过增强胰岛素分泌能力，改善β细胞的功能。
inceptor对β细胞分化和存活的积极影响
研究人员还探讨了inceptor对β细胞分化和存活的影响。通过流式细胞术分析，研究人员发现IIR-/- β细胞在分化过程中SC β细胞的比例增加，且在长期培养中保持了较高的细胞数量（图1c, d）。此外，通过检测凋亡标志物caspase-3的活性，研究显示IIR-/- β细胞中凋亡细胞的比例降低（图2e, f），这表明inceptor的缺失可能通过减少细胞凋亡来提高β细胞的存活率。
注：A. S1-S6分化概述；B. 从S1到S6阶段特异性标记物（上图）和inceptor表达（下图）的表达；C. D40时通过流式细胞术定量C-PEP+NKX6-1+干细胞向胰岛素分泌β细胞；D. 在S5和延长的S6培养至D61期间C-PEP+和胰高血糖素（GCG）-干细胞β细胞；E、F. 在D40时C-PEP+干细胞β细胞亚群中裂解caspase-3+细胞的代表性流式细胞分析（e）和定量（f）。
图2 IIR基因敲除改善干细胞向胰岛素分泌β细胞的分化和存活
inceptor的亚细胞定位及其与胰岛素的相互作用
研究人员对inceptor的亚细胞定位进行了深入研究，发现inceptor主要定位于高尔基体网络（TGN）和分泌颗粒（SGs）附近，以及与溶酶体的融合位点。通过免疫金标记技术，研究人员观察到inceptor在未成熟分泌颗粒（iSGs）中的信号强度高于成熟分泌颗粒（mSGs），并且在溶酶体中的含量较低（图3）。
注：A. IIR+/+干细胞胰岛中inceptor与TGN标记物TGN46共定位的代表性共聚焦图像；B. 免疫金标记的人类β细胞中inceptor的代表性透射电子显微镜（TEM）概览图像；C.人类β细胞溶酶体中inceptor（品红色）和LAMP2；D、E. 人类β细胞器在胰岛中免疫标记inceptor（品红色）和前胰岛素图像（d）和定量（e）。
图3 Inceptor定位于TGN、SGs和溶酶体
此外，通过荧光共振能量转移（FRET）实验，研究人员证实了inceptor能够直接与胰岛素和前胰岛素结合，且这种结合具有pH依赖性，特别是在酸性环境中结合更为紧密。这些发现表明，inceptor可能在胰岛素的分拣、包装和降解过程中发挥作用，特别是在酸性环境中与胰岛素的相互作用可能在调节胰岛素降解中起到关键作用。
本研究揭示了inceptor在β细胞胰岛素降解中的关键作用，并展示了通过基因敲除或单克隆抗体靶向inceptor可以增加胰岛素含量和改善胰岛素分泌，为糖尿病治疗提供了新的策略。研究结论不仅阐明了inceptor在β细胞功能中的作用机制，还为开发新的糖尿病治疗药物提供了潜在的靶点。
参考文献
SIEHLER J, BILEKOVA S, CHAPOUTON P, et al. Inceptor binds to and directs insulin towards lysosomal degradation in β cells. Nat Metab. 2024. [2024-11-25]. DOI: 10.1038/s42255-024-01164-y.
