胰岛素和胰高血糖素对肝脏表达抗菌肽 2（LEAP2）的调节作用研究进展

本文揭示了胰岛素和胰高血糖素对 LEAP2 的调节作用，为相关代谢疾病研究提供新视角。

　　

引言

生长激素促分泌素受体（GHS-R1a）的内源性拮抗剂和反向激动剂 —— 肝脏表达抗菌肽 2（LEAP2），其在能量代谢和食欲调节方面的潜在治疗价值备受关注。Ghrelin 是一种主要由胃分泌的促食欲肽激素，在能量平衡中发挥着关键作用，能促进饥饿感和能量储存。而 LEAP2 可通过与 GHS-R1a 结合，拮抗 ghrelin 的作用，从而影响能量代谢和进食行为。

已有研究表明，循环中 LEAP2 水平与代谢状态密切相关，如在能量平衡为正的情况下，LEAP2 水平会升高，且与肥胖及相关代谢疾病存在关联。然而，LEAP2 的内分泌调节机制仍不明确。鉴于胰岛素和胰高血糖素在能量平衡调节中的重要作用，研究人员推测它们可能在 LEAP2 的调节中发挥关键作用，进而开展了一系列研究。

研究方法

1. 人体研究：招募 20 名健康个体进行为期 2 周的高热量饮食干预研究，在干预前、干预后及 8 周恢复期进行胰腺生长抑素钳夹试验，并输注不同水平的胰高血糖素，检测血浆 LEAP2 水平变化。同时，对 32 名患有或未患有 2 型糖尿病和 / 或肥胖的个体进行胰高血糖素输注试验，分析血浆 LEAP2 水平。
2. 小鼠研究：选用 12 周龄雄性 C57BL/6J 小鼠，通过口服灌胃给予混合餐或酪蛋白，同时设置胰岛素受体拮抗剂干预组，检测血浆 LEAP2 水平、肝脏和小肠中 Leap2 mRNA 表达以及肝脏代谢参数。此外，对小鼠进行急性胰岛素处理、长期胰高血糖素类似物处理等实验，观察相关指标变化。
3. 细胞实验：使用小鼠原代肝细胞和人 HepG2 - 胰岛素样生长因子 1 受体（IGF1R）敲除（KO）细胞，给予胰岛素、葡萄糖、S961（胰岛素受体拮抗剂）等刺激，检测 Leap2 mRNA 表达。同时，对小鼠和人空肠类器官进行营养物质刺激实验，观察 LEAP2 mRNA 表达变化。
4. 生物信息学分析：整合六项独立的人类肝脏单细胞 RNA 测序（scRNA-seq）和单细胞核 RNA 测序（snRNA-seq）数据，构建肝脏细胞图谱，分析 LEAP2 在不同肝脏细胞类型中的表达情况。利用 UCSC 基因组浏览器和 ChIP-Atlas 数据库，研究 LEAP2 基因位点的染色质结构和转录因子结合情况。

研究结果

1. 循环中 LEAP2 水平受胰高血糖素影响：在人体胰腺生长抑素钳夹试验中，输注超生理剂量的胰高血糖素会使血浆 LEAP2 水平显著下降。这种下降在肥胖和 2 型糖尿病患者中同样存在，但高热量饮食干预会削弱这种反应，8 周恢复期后敏感性可恢复。在小鼠实验中，给予胰高血糖素处理后，肝脏 Leap2 mRNA 水平有下降趋势，但未达到统计学意义；长期使用胰高血糖素类似物对饮食诱导肥胖（DIO）小鼠的 Leap2 表达无影响。
2. 胰岛素对 LEAP2 的调节作用：胰岛素受体拮抗剂 S961 可抵消小鼠餐后肝脏 Leap2 mRNA 表达和血浆 LEAP2 水平的上调。混合餐能增加肝脏葡萄糖和糖原水平，同时上调肝脏 Leap2 mRNA 表达，但 S961 处理会抑制这一上调过程。此外，外源性胰岛素注射不足以增加血浆 LEAP2 水平。在细胞实验中，胰岛素刺激小鼠原代肝细胞和 HepG2-IGF1R-KO 细胞会导致 Leap2 mRNA 表达下降，而胰高血糖素刺激则会使其表达增加。
3. 饮食成分对 LEAP2 的影响：酪蛋白作为混合餐中的蛋白质成分，对小鼠血浆 LEAP2 水平、肝脏和小肠 Leap2 基因表达均无显著影响。这表明在饮食对 LEAP2 的调节中，蛋白质成分的作用不明显，而碳水化合物可能是更关键的刺激因素。
4. LEAP2 基因表达的调控机制：通过对人类肝脏 ChIP-Atlas 数据的分析，发现胰岛素和胰高血糖素调节的转录因子，如特异性蛋白 1（SP1）、叉头盒蛋白 O1（FOXO1）等，可结合到 LEAP2 基因转录起始位点附近的近端增强子样结构上，这为胰岛素和胰高血糖素调节 LEAP2 基因表达提供了基因组学证据。
5. 肝脏细胞中 LEAP2 的表达来源：整合分析人类肝脏 scRNA-seq 和 snRNA-seq 数据显示，肝细胞是肝脏中 LEAP2 表达的主要细胞类型，且在代谢功能障碍相关脂肪性肝炎（MASH）患者的肝细胞中，LEAP2 表达显著增加。

讨论

本研究揭示了胰岛素和胰高血糖素在 LEAP2 调节中的重要作用。胰高血糖素输注可降低血浆 LEAP2 水平，而胰岛素的作用则是餐后 LEAP2 上调所必需的。然而，胰岛素和胰高血糖素对 LEAP2 的调节机制较为复杂，可能涉及多种因素。

在体内实验中观察到的胰岛素对 LEAP2 的调节作用，在体外细胞实验中并未得到完全证实。这可能是因为体内的调节涉及中枢神经系统 - 肝脏轴等复杂的神经内分泌调节机制，也可能需要其他细胞类型或循环因子的参与。此外，胰岛素和胰高血糖素的调节作用还可能受到时间、剂量以及代谢状态等多种因素的影响。

虽然 LEAP2 与肥胖和代谢疾病存在关联，如 LEAP2 水平与空腹血糖、胰岛素抵抗、肝脂质含量等相关，但目前仍不清楚这些激素水平的变化以及组织抵抗如何影响代谢疾病患者体内 LEAP2 的调节。未来需要进一步研究，例如通过构建肝脏特异性 LEAP2 基因敲除小鼠模型，以及测量肝脏动静脉 LEAP2 差异等方法，深入探究 LEAP2 的内分泌和生理调节机制。

研究局限性

本研究存在一定的局限性。首先，小鼠实验结果向人体的转化存在不确定性，胰岛素信号在调节人类餐后 LEAP2 水平中的作用尚未得到验证。其次，研究中仅使用了雄性小鼠和男性志愿者，未涉及性别差异对研究结果的影响，这限制了研究结论的普遍性。此外，目前 ChIP-Atlas 数据库中关于空肠和十二指肠的特异性数据较少，对消化系统中 LEAP2 增强子样特征的分析主要基于结肠癌细胞样本和原发性胃样本，这可能影响对 LEAP2 在肠道中调节机制的准确理解。

结语

本研究为胰岛素和胰高血糖素对 LEAP2 的调节机制提供了重要见解，但仍有许多未知之处需要进一步探索。未来的研究应致力于明确这些激素在不同生理和病理状态下对 LEAP2 的精确调节机制，以及 LEAP2 在代谢疾病发生发展中的作用，为开发基于 LEAP2 的治疗策略提供更坚实的理论基础。