胰岛素和胰高糖素共表达与胰岛素瘤发生的相关机制研究

Insulinoma is one of the most common types of pancreatic endocrine tumors, with a morbidity of 0.004%. A significant portion of the insulinoma cells are multipotency, which coexpress insulin, glucagon, somatostatin and other hormones. Interestingly, the insulin and glucagon-coexpressing cells are common in the developing pancreas but are rare in the mature islets, suggesting that the multipotent insulinoma cells might represent a group of poorly differentiated tumor cells. However, the functional role of the insulin and glucagon-coexpression in the insulinoma oncogenesis has not been addressed. Our lab has verified the insulin and glucagon-coexpression in human insulinoma and in a rat insulinoma cell line INS-1. Our preliminary data showed that the glucagon expression level was correlated with the proliferation rate and tumorigenesis capacity of INS-1 cells. In this study, we plan to 1) study the role of glucagon and its family peptides in the proliferation, hormone secretion and tumorigenesis of insulinoma based on our single-cell-cloned INS-1 cells with glucagon gene differentially expressed; 2) trace the insulin and glucagon-coexpressing cells during tumorigenesis using a modified Cre/loxP system; 3) investigate the effects of glucagon deficiency on INS-1 tumorigenesis by two methods: a) siRNA-mediated glucagon gene knockdown; b) inhibition of insulin secretion or insulin and glucagon-cosecretion based on interference of a microtubule motor protein kinesin-1 which functions in the transportation of insulin secreting vesicles in normal β cells and insulinoma cell lines. Taken together, our study may provide important clues for the mechanism of insulinoma oncogenesis and the further prevention and cure of insulinoma.

胰岛素瘤是一种常见的胰岛细胞肿瘤。研究发现，在胰岛素瘤中存在多种激素共表达的现象，即在胰岛素瘤细胞内同时表达胰岛素、胰高糖素等激素，此特点与胰腺发育过程中出现的未成熟的内分泌细胞非常类似，但激素共表达是否与胰岛素瘤发生相关尚缺乏深入的研究。我室前期研究初步表明，胰岛素、胰高糖素共表达与胰岛素瘤的增殖速度及成瘤性具有相关性。在这项研究中，我们拟：1）应用我们分离的胰高糖素差异表达的INS-1单细胞克隆，分析和比较胰高糖素的表达对胰岛素瘤细胞增殖、功能及成瘤性的影响；2）采用改进的Cre/loxP系统对胰岛素和胰高糖素共表达细胞进行遗传学标记，追踪其在胰岛素瘤发生过程中的演变；3）在INS-1细胞中敲降胰高糖素的表达，或通过干预微管驱动蛋白kinesin-1来抑制胰岛素分泌或胰高糖素共分泌，评价激素共表达对胰岛素瘤细胞增殖、功能及成瘤性的影响，为阐明胰岛素瘤发生机制和防治提供重要实验依据。

胰岛素瘤中存在多种激素共表达的现象，与胰腺发育过程中出现的未成熟的内分泌细胞非常类似；但激素共表达是否与胰岛素瘤发生发展相关缺乏深入研究。在本课题中我们通过INS-1单细胞克隆筛选，外源激素基因过表达，比较胰岛素单表达和胰岛素、胰高糖素共表达细胞的增殖、成瘤能力，证明胰岛素和胰高糖素的共表达和胰岛素瘤成瘤性之间没有明显相关性。胰岛素瘤细胞中激素共表达的状态并不稳定，可能受到细胞间相互作用的调控，其机制有待进一步研究。. 此外，我们从以下三方面对胰岛素瘤激素储存、分泌及肿瘤生成特点进行了相关研究：. 首先，我们发现在激素共表达细胞中，胰岛素和胰高糖素存在着明显的共定位，提示两种激素存在与相同的储存小泡中。且胰高糖素及其家族多肽GLP-1、GLP-2均显示出高糖刺激下分泌增高的特点，与胰岛素的分泌十分类似。我们也对原代培养的胚胎期（E17）大鼠胰腺内分泌细胞进行了免疫荧光染色，结果发现胰腺发育过程中的激素共表达细胞只表现出激素的部分共定位，两激素的染色模式不同，提示其存在于不同的贮存小泡中。. 其次，我们发现在INS-1-3细胞中，p38/MAPK信号通路介导了糖基化终末产物对胰岛素分泌的损伤作用，且微管系统的动态平衡在其中起到重要的作用。. 最后，我们发现约30%人胰腺神经内分泌肿瘤中存在特异性出血区。该型出血区形状规则，周围细胞排列紧密整齐，不同于通常所见的弥散性出血。以INS-1移植瘤为模型，我们发现内皮细胞的扩张及从肿瘤组织上脱落是该类出血区形成的关键事件。同时，E-cadherin和β-catenin高表达于周围肿瘤细胞连接处，提示肿瘤组织保留了正常胰岛细胞的特点。此外，该出血区的形成和肿瘤的转移和复发无相关性。. 以上发现为揭示激素共表达对胰岛素瘤细胞增殖、功能及成瘤性的影响，为阐明胰岛素瘤发生的特有机制和防治提供了重要的实验依据。