SCAMP5表達(dá)降低引發(fā)β細(xì)胞凋亡及分泌功能障礙的機(jī)制研究

2型糖尿病（T2D）晚期的核心病理特征是胰腺β細(xì)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(guò)程的潛在機(jī)制尚未完全闡明。分泌載體膜蛋白5（SCAMP5）在β細(xì)胞中的表達(dá)及功能未知，需明確其是否參與糖尿病β細(xì)胞功能衰竭。近期，深圳大學(xué)醫(yī)學(xué)部孔祥臣研究團(tuán)隊(duì)在Advanced Science (IF 14.1) 在線(xiàn)發(fā)表題為“Deficiency of SCAMP5 Triggers Pancreatic β-Cell Secretory Dysfunction and Apoptosis”的研究論文，強(qiáng)調(diào)了ChREBP調(diào)控的SCAMP5在β細(xì)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(xì)胞功能衰竭的一個(gè)此前未被發(fā)現(xiàn)的機(jī)制。

· 維真助力·
基因信息：分泌載體膜蛋白5（SCAMP5）
實(shí)驗(yàn)動(dòng)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，≈2×10^12 virus particles

研究結(jié)果
1、SCAMP5是β細(xì)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(dòng)物胰腺β細(xì)胞中SCAMP5的表達(dá)顯著降低。為探索SCAMP5減少對(duì)胰島素分泌的影響，研究者一方面構(gòu)建了SCAMP5敲低的細(xì)胞系，評(píng)估結(jié)果顯示SCAMP5敲低會(huì)損害葡萄糖刺激的胰島素分泌。另一方面構(gòu)建了β細(xì)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(guò)AAV8-Insulin1-SCAMP5靶向上調(diào)糖尿病GK大鼠胰島的SCAMP5表達(dá)，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。

2、SCAMP5調(diào)控β細(xì)胞凋亡
為探究SCAMP5影響胰島素分泌的機(jī)制，研究團(tuán)隊(duì)檢測(cè)了其對(duì)Caᵥ1.2表達(dá)的作用，Caᵥ1.2是L型電壓依賴(lài)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)Caᵥ1.2表達(dá)，而SCAMP5過(guò)表達(dá)則上調(diào)Caᵥ1.2表達(dá)。此外，Scamp5 cKO小鼠胰島中，鈣通道激動(dòng)劑Bay K8644增強(qiáng)GSIS的效應(yīng)顯著減弱；AAV8-SCAMP5處理的GK大鼠胰島中，Bay K8644對(duì)GSIS的增強(qiáng)作用明顯增強(qiáng)。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(tuán)隊(duì)探索了SCAMP5表達(dá)水平的改變對(duì)β細(xì)胞凋亡的影響，體內(nèi)外數(shù)據(jù)均表明SCAMP5缺失促進(jìn)β細(xì)胞凋亡，SCAMP5過(guò)表達(dá)抑制β細(xì)胞凋亡。

3、SCAMP5缺失通過(guò)調(diào)控VDAC1，觸發(fā)細(xì)胞色素c從線(xiàn)粒體釋放到細(xì)胞質(zhì)
通過(guò)檢測(cè)shSCAMP5對(duì)線(xiàn)粒體膜電位的影響，發(fā)現(xiàn)SCAMP5缺失破壞線(xiàn)粒體功能，促進(jìn)細(xì)胞色素c釋放。位于線(xiàn)粒體外膜的電壓依賴(lài)性陰離子通道1（VDAC1）已被證明可以介導(dǎo)線(xiàn)粒體釋放細(xì)胞色素c，免疫熒光結(jié)果顯示SCAMP5與VDAC1在細(xì)胞中共定位，免疫沉淀結(jié)果證實(shí)SCAMP5與VDAC1存在互作。此外，SCAMP5過(guò)表達(dá)降低VDAC1蛋白表達(dá)，SCAMP5缺失增強(qiáng)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(guò)促進(jìn)VDAC1蛋白降解（而非抑制轉(zhuǎn)錄）調(diào)控其表達(dá)。進(jìn)一步研究顯示VDAC1過(guò)表達(dá)會(huì)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(huì)增強(qiáng)VDAC1與促凋亡蛋白Bax的結(jié)合，并促進(jìn)Bax從細(xì)胞質(zhì)向線(xiàn)粒體轉(zhuǎn)運(yùn)，進(jìn)一步加劇線(xiàn)粒體凋亡通路激活。通過(guò)探索糖尿病條件下SCAMP5表達(dá)降低的潛在機(jī)制，發(fā)現(xiàn)碳水化合物反應(yīng)元件結(jié)合蛋白（ChREBP）在β細(xì)胞中通過(guò)表觀遺傳機(jī)制抑制SCAMP5的表達(dá)，且這一調(diào)控作用依賴(lài)高血糖激活。

研究結(jié)論
研究結(jié)果表明SCAMP5表達(dá)降低會(huì)引發(fā)β細(xì)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(guò)度激活可能導(dǎo)致SCAMP5表達(dá)下調(diào)。高血糖或許通過(guò)調(diào)控ChREBP/SCAMP5通路誘發(fā)β細(xì)胞功能異常。這些發(fā)現(xiàn)不僅揭示了一種調(diào)控β細(xì)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(diǎn)的價(jià)值。