KCNQ1通道在胰腺β细胞内分泌功能中的作用

多种离子通道已被证实参与β细胞内分泌过程，并已成为相关疾病的有效诊疗靶点。《Nature Genetics》于2008年首次报道KCNQ1基因多态性与2型糖尿病易感性显著相关、具有该基因多态性的糖尿病患者伴胰岛素分泌障碍，提示KCNQ1钾离子通道与β细胞内分泌功能具有一定联系，然而该通道在β细胞的表达及功能迄今尚不明了。我们对不同发育时期小鼠胰腺所进行的研究显示：KCNQ1表达于成熟β细胞，为"KCNQ1通道参与β细胞内分泌功能"的科研假说提供了重要依据。本课题将应用分子生物学与电生理记录等手段，进一步明确β细胞中KCNQ1通道的亚细胞定位及亚基构成；明确KCNQ1通道功能与β细胞内分泌功能的关系并阐明其分子机制。本课题的研究结果将丰富对β细胞的电生理活动规律以及糖尿病发病机制的认识，为临床及早发现与预防糖尿病、有效保护和恢复β细胞功能提供新的靶点。

电压门控性钾离子通道KCNQ1被发现是2型糖尿病的易感基因，KCNQ1基因多态性与2型糖尿病易感性显著相关、具有该基因多态性的糖尿病患者伴胰岛素分泌障碍，提示KCNQ1钾离子通道与β细胞内分泌功能具有一定联系。我们前期利用不同发育期小鼠胰腺组织的实验在成年胰岛中检测到了KCNQ1蛋白的表达，从而为本项目的进行奠定了重要组织学依据。机体血糖调控是一个多因素参与的精密过程，涉及多种细胞、组织、器官之间功能的相互协调。在获得项目支持后，我们继续利用分子生物学及功能学实验手段，在细胞水平、组织水平及整体水平对KCNQ1通道功能与胰岛素分泌之间的联系进行了系列研究。.我们通过RT-PCR以及免疫荧光双标技术，分析了KCNQ1通道在胰腺中的表达及通道亚基构成；进而利用KCNQ1通道特异性阻断剂chromanol 293B在原代小鼠β细胞水平、胰岛水平以及整体水平研究了KCNQ1通道在葡萄糖刺激的胰岛素分泌(GSIS)中的作用以及对机体糖耐量、胰岛素敏感性的影响。KCNQ1通道抑制使高糖刺激后的β细胞内胰岛素信号显著减少、高糖刺激后的胰岛分泌胰岛素的量显著增加；在体实验中，KCNQ1通道抑制使动物糖耐量显著提高、糖负荷后血胰岛素水平显著升高、机体胰岛素敏感性未发生显著改变，显示出KCNQ1通道功能抑制对胰岛素分泌的促进效应。在体实验中我们还发现，阻断KCNQ1通道在口服糖耐量实验中引起的促胰岛素分泌效应明显高于腹腔糖耐量实验。根据文献进展，我们进一步分析了KCNQ1通道抑制对口服糖耐量实验中血浆最重要的肠促胰岛素胰高血糖素样肽-1(GLP-1)，水平的影响，结果显示KCNQ1通道阻断可促进消化道糖负荷后GLP-1的释放。进而我们又对小肠KCNQ1通道的表达及分布进行了检测，发现KCNQ1通道亦表达于小肠L细胞。.我们的研究结果在原代细胞水平及组织、整体水平为KCNQ1通道功能参与胰岛素分泌提供了可靠证据，而且还根据实际项目执行过程中的实验数据以及文献进展，拓展了研究视野，研究了KCNQ1通道功能对GLP-1分泌的影响，结果显示GLP-1可能也是整体条件下KCNQ1通道功能参与胰岛功能调节的一个重要纽带。本课题的研究结果丰富了对β细胞的活动规律以及糖尿病发病机制的认识，为临床及早发现与预防糖尿病、有效保护和恢复β细胞功能提供新的靶点。