TMEM55A 介导 PI5P 信号通路调控 α 细胞肌动蛋白解聚与胰高血糖素分泌：糖尿病研究新突破

《Diabetologia》：TMEM55A-mediated PI5P signalling regulates alpha cell actin depolymerisation and glucagon secretion

为探究磷脂在胰高血糖素分泌中的作用及 α 细胞功能失调机制，研究人员开展了关于 TMEM55A 对 α 细胞功能和胰高血糖素分泌影响的研究。结果发现 TMEM55A 通过调节细胞内 PI5P 和 F - 肌动蛋白网络调控 α 细胞胞吐。该研究为糖尿病治疗提供新方向。

　　在糖尿病的世界里，血糖的异常波动时刻牵动着患者的健康。胰高血糖素作为调节血糖的重要激素，其分泌异常与糖尿病的发生发展紧密相关。然而，长期以来，胰高血糖素分泌的调控机制如同迷雾，尤其是在 α 细胞（分泌胰高血糖素的细胞）中，磷脂信号在其中扮演的角色更是鲜为人知。胰岛素分泌机制已被深入研究，但 α 细胞功能和胰高血糖素分泌的调控却存在诸多未解之谜，这成为糖尿病研究领域亟待攻克的难题，也促使科研人员踏上探索之旅。

来自加拿大阿尔伯塔大学（University of Alberta）的研究人员，针对这一关键问题展开了深入研究。他们通过一系列实验，揭示了 TMEM55A（一种脂质磷酸酶）介导的 PI5P（磷脂酰肌醇 - 5 - 磷酸）信号通路在调控 α 细胞肌动蛋白解聚和胰高血糖素分泌中的重要作用。这一发现为理解糖尿病的发病机制提供了新视角，也为糖尿病的治疗带来了潜在的新靶点和新思路，研究成果发表于《Diabetologia》杂志。

研究人员运用了多种关键技术方法。通过 patch - clamp electrophysiology（膜片钳电生理学）记录细胞电活动，结合 single - cell RNA sequencing（单细胞 RNA 测序）分析基因表达情况；利用 RNA 干扰技术敲低 PIP4P2（编码 TMEM55A），并通过 qPCR（定量 PCR）和 western blot 验证敲低效果；采用 in vitro on - beads phosphatase assay（体外磁珠磷酸酶测定法）检测 TMEM55A 的磷酸酶活性，借助免疫荧光和活细胞成像技术观察细胞内分子变化，还使用了 GTPase activation assay（GTP 酶激活测定法）探究相关信号通路。实验样本包括人胰岛、小鼠胰岛以及 αTC1 - 9 细胞系等。

研究结果如下：

• PIP4P2 表达调节 α 细胞功能：研究人员对大量 patch - seq 数据挖掘分析，发现 PIP4P2（编码 TMEM55A）的表达与 α 细胞功能密切相关。在敲低 PIP4P2 后，α 细胞的胞吐反应显著降低，胰高血糖素分泌减少，同时 Na?电流下降，但 Ca2?电流无明显变化，这表明 TMEM55A 参与了胰高血糖素分泌的调控。
• PIP2 和 PI5P 在 α 细胞胞吐调节中的作用：TMEM55A 可将 PIP2（磷脂酰肌醇 - 4,5 - 二磷酸）去磷酸化为 PI5P。研究发现，细胞内透析 PI5P 可增加人 α 细胞胞吐，而 PIP2 则降低胞吐。在小鼠胰岛实验中，PI5P 处理能增加胰高血糖素分泌，这表明 PIP4P2 敲低导致的胰高血糖素分泌减少可能是由于细胞内 PI5P 水平降低。
• TMEM55A 的磷酸酶活性：研究人员构建了野生型 GFP - TMEM55A 和 “磷酸酶失活” 突变体 GFP - TMEM55A C107S。实验表明，野生型 GFP - TMEM55A 具有显著的 PIP2 水解活性，且该活性受氧化还原状态调节，H?O?可激活其活性。在细胞实验中，过表达野生型 GFP - TMEM55A 可部分恢复敲低 TMEM55A 导致的胰高血糖素分泌减少，说明 TMEM55A 对胰高血糖素分泌的调控依赖其磷酸酶活性。
• RhoA 是 PI5P 的下游信号分子：研究发现，PI5P 处理可导致 α 细胞中 RhoA 显著失活，而对 RAC1 和 CDC42 无明显影响。在过表达 GFP - TMEM55A 的细胞中也观察到 RhoA 失活，这表明 RhoA 是 PI5P 和 TMEM55A 在 α 细胞中的下游效应器。
• PI5P 调节 α 细胞 F - 肌动蛋白重塑：F - 肌动蛋白解聚主要受 Rho 家族小 GTP 酶调控。研究发现，PI5P 处理可显著降低人、小鼠原代 α 细胞、胰岛以及 αTC1 - 9 细胞中 F - 肌动蛋白的强度，且呈时间依赖性。过表达 GFP - TMEM55A 的细胞 F - 肌动蛋白破坏更明显，而敲低 PIP4P2 则使 F - 肌动蛋白强度增加，这表明 TMEM55A 和 PI5P 参与了 F - 肌动蛋白解聚，进而影响胰高血糖素分泌。

研究结论和讨论部分指出，本研究揭示了 TMEM55A 通过调节细胞内 PI5P 和 F - 肌动蛋白网络调控 α 细胞胞吐和胰高血糖素分泌的新途径。氧化应激可激活 TMEM55A，使其将 PIP2 转化为 PI5P，PI5P 抑制 RhoA 的激活，进而导致 F - 肌动蛋白解聚，促进胰高血糖素分泌。这一发现不仅丰富了对 α 细胞功能调控机制的认识，也为糖尿病的治疗提供了潜在的新靶点。然而，目前对于 PI5P 调节 RhoA 的具体机制仍不清楚，PI5P 在 2 型糖尿病 α 细胞中的额外作用也有待进一步研究。总体而言，该研究为糖尿病研究领域开辟了新方向，具有重要的理论和临床意义。