2型糖尿病（T2D）晚期的核心病理特征是胰腺β細胞分泌功能障礙和凋亡增加，導(dǎo)致胰島素分泌不足、血糖升高，但這一過程的潛在機制尚未完全闡明。分泌載體膜蛋白5（SCAMP5）在β細胞中的表達及功能未知，需明確其是否參與糖尿病β細胞功能衰竭。近期，深圳大學(xué)醫(yī)學(xué)部孔祥臣研究團隊在Advanced Science (IF 14.1) 在線發(fā)表題為“Deficiency of SCAMP5 Triggers Pancreatic β-Cell Secretory Dysfunction and Apoptosis”的研究論文，強調(diào)了ChREBP調(diào)控的SCAMP5在β細胞胰島素分泌和凋亡中的關(guān)鍵作用，揭示了糖尿病狀態(tài)下β細胞功能衰竭的一個此前未被發(fā)現(xiàn)的機制。
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基因信息 分泌載體膜蛋白5（SCAMP5）
實驗動物 糖尿病GK大鼠
病毒產(chǎn)品 AAV8-Insulin1-SCAMP5
注射方式 膽總管內(nèi)注射
病毒用量 50μL，≈2×1012 virus particles
AAV8-Insulin1-SCAMP5增強了胰島中SCAMP5的蛋白表達
01研究結(jié)果
1、SCAMP5是β細胞葡萄糖刺激胰島素分泌的必需調(diào)控因子
研究數(shù)據(jù)表明糖尿病狀態(tài)下，嚙齒動物胰腺β細胞中SCAMP5的表達顯著降低。為探索SCAMP5減少對胰島素分泌的影響，研究者一方面構(gòu)建了SCAMP5敲低的細胞系，評估結(jié)果顯示SCAMP5敲低會損害葡萄糖刺激的胰島素分泌。另一方面構(gòu)建了β細胞特異性Scamp5敲除（cKO）小鼠，體外胰島及體內(nèi)整體的GSIS均受損，伴隨葡萄糖耐受異常；經(jīng)高脂飲食+STZ誘導(dǎo)模擬晚期T2D后，其血漿胰島素水平更低、血糖控制更差。通過AAV8-Insulin1-SCAMP5靶向上調(diào)糖尿病GK大鼠胰島的SCAMP5表達，可顯著提升其葡萄糖刺激后的血漿胰島素水平，改善葡萄糖耐受并降低血糖。
SCAMP5調(diào)節(jié)胰島β細胞的胰島素分泌
2、SCAMP5調(diào)控β細胞凋亡
為探究SCAMP5影響胰島素分泌的機制，研究團隊檢測了其對Ca?1.2表達的作用，Ca?1.2是L型電壓依賴性鈣通道的孔道形成亞基，而該通道在胰島素分泌中發(fā)揮關(guān)鍵作用。結(jié)果顯示SCAMP5缺失下調(diào)Ca?1.2表達，而SCAMP5過表達則上調(diào)Ca?1.2表達。此外，Scamp5 cKO小鼠胰島中，鈣通道激動劑Bay K8644增強GSIS的效應(yīng)顯著減弱；AAV8-SCAMP5處理的GK大鼠胰島中，Bay K8644對GSIS的增強作用明顯增強。這些發(fā)現(xiàn)突出了CaV1.2在SCAMP5介導(dǎo)的胰島素分泌調(diào)節(jié)中的重要作用。接著，研究團隊探索了SCAMP5表達水平的改變對β細胞凋亡的影響，體內(nèi)外數(shù)據(jù)均表明SCAMP5缺失促進β細胞凋亡，SCAMP5過表達抑制β細胞凋亡。
SCAMP5過表達抑制β細胞凋亡
3、SCAMP5缺失通過調(diào)控VDAC1，觸發(fā)細胞色素c從線粒體釋放到細胞質(zhì)
通過檢測shSCAMP5對線粒體膜電位的影響，發(fā)現(xiàn)SCAMP5缺失破壞線粒體功能，促進細胞色素c釋放。位于線粒體外膜的電壓依賴性陰離子通道1（VDAC1）已被證明可以介導(dǎo)線粒體釋放細胞色素c，免疫熒光結(jié)果顯示SCAMP5與VDAC1在細胞中共定位，免疫沉淀結(jié)果證實SCAMP5與VDAC1存在互作。此外，SCAMP5過表達降低VDAC1蛋白表達，SCAMP5缺失增強VDAC1蛋白水平，蛋白酶體抑制劑MG-132降低了shSCAMP5誘導(dǎo)的VDAC1蛋白上調(diào)，表明SCAMP5通過促進VDAC1蛋白降解（而非抑制轉(zhuǎn)錄）調(diào)控其表達。進一步研究顯示VDAC1過表達會顯著升高cleaved caspase-3水平，直接誘發(fā)凋亡，抑制VDAC1可逆轉(zhuǎn)SCAMP5缺失的凋亡效應(yīng)。SCAMP5缺失會增強VDAC1與促凋亡蛋白Bax的結(jié)合，并促進Bax從細胞質(zhì)向線粒體轉(zhuǎn)運，進一步加劇線粒體凋亡通路激活。通過探索糖尿病條件下SCAMP5表達降低的潛在機制，發(fā)現(xiàn)碳水化合物反應(yīng)元件結(jié)合蛋白（ChREBP）在β細胞中通過表觀遺傳機制抑制SCAMP5的表達，且這一調(diào)控作用依賴高血糖激活。
SCAMP5通過調(diào)節(jié)VDAC1觸發(fā)線粒體細胞色c釋放
02研究結(jié)論
研究結(jié)果表明SCAMP5表達降低會引發(fā)β細胞凋亡及分泌功能障礙。糖尿病狀態(tài)下，高血糖誘導(dǎo)的ChREBP過度激活可能導(dǎo)致SCAMP5表達下調(diào)。高血糖或許通過調(diào)控ChREBP/SCAMP5通路誘發(fā)β細胞功能異常。這些發(fā)現(xiàn)不僅揭示了一種調(diào)控β細胞功能障礙的新途徑，還凸顯了SCAMP5作為2型糖尿病治療潛在靶點的價值。