IF 9.207 ‖ 南京师范大学郭志刚/潘飞燕团队揭示铁过载导致胰岛β细胞分泌功能障碍的机制

1、OGG1缺乏导致INS分泌受损

通过对长期高剂量FeSO4饮食的小鼠进行分析，发现高剂量FeSO4显著抑制了β细胞的INS分泌、损害细胞活力。有研究表明，氧化应激是过量铁诱导胰岛β细胞功能障碍的主要原因，由于OGG1是响应氧化应激的管家酶，OGG1缺失与代谢紊乱密切相关，因此作者推测OGG1可能参与过量铁抑制INS分泌的过程。作者检测了WT（Ogg1^+/+）和Ogg1敲除（Ogg1^−/−）小鼠的各项指标，发现Ogg1敲除小鼠的体重略有下降，血清INS水平显著降低，且在β细胞中表现出细胞内INS水平增加。此外，从Ogg1^−/−小鼠分离的胰岛显示出GSIS受损和细胞内Ca²⁺含量降低。以上数据表明OGG1在葡萄糖刺激的INS分泌中发挥重要作用。

2、OGG1/SYT7在INS分泌中发挥重要作用

作者研究发现SYT7是Ogg1的新的转录靶点，为确定SYT7是否是介导OGG1影响INS分泌的确切下游蛋白，在Ogg1敲低的MIN6细胞中过表达SYT7，发现SYT7过表达显著逆转了Ogg1缺乏引起的细胞内INS水平的升高和细胞外INS水平的降低。利用GLP-1（肠促胰素，以葡萄糖依赖性方式增加INS分泌）处理细胞，显著增加了Ogg1敲低组的细胞外INS水平和Ca²⁺含量，但仍低于对照组，这表明Ogg1/SYT7对INS分泌非常重要。接下来，作者利用AAV8-SYT7在Ogg1^−/−小鼠体内过表达SYT7，发现过表达SYT7的小鼠胰岛的血清INS水平、INS双相分泌和体外GSIS增加，细胞内INS和血糖水平降低。以上结果表明OGG1/SYT7对INS分泌是必不可少的。

3、过量铁抑制OGG1与SYT7启动子的结合

作者研究发现，高剂量铁增加胰岛中Ogg1蛋白水平；然而，Syt7表达量却逐渐降低，这与两个基因之间的正相关关系相矛盾。由于OGG1与底物的结合会受到重金属的抑制，因此作者推测过量的铁是否也有类似的作用。进一步实验发现铁对OGG1转录调节功能具有抑制作用，OGG1与8-oxoG特异性结合，FeSO4消除了这种结合。为确定SYT7是否可以改善长期高剂量摄入FeSO4引起的INS分泌受损，作者在铁过载小鼠体内注射AAV8-SYT7过表达SYT7，发现AAV8-SYT7逆转了FeSO4的作用，改善了葡萄糖耐量和INS敏感性；AAV8-SYT7恢复了高铁喂养诱导的INS水平下降、双相INS分泌受损和GSIS水平。以上结果表明，铁暴露抑制OGG1与SYT7启动子的结合并抑制SYT7转录，过表达SYT7可以改善INS分泌水平的降低、分泌囊泡数量的减少以及铁过载引起的血糖水平的升高。

4、过表达SYT7恢复了db/db小鼠受损的INS分泌

胰岛β细胞功能障碍是T2DM的关键决定因素。由于db/db小鼠是类似于人类T2DM的INS抵抗动物模型，并且它们也表现出铁过载，因此作者使用这些小鼠从3周龄开始连续检测血清基础INS水平，发现3-6周龄的db/db小鼠的血清INS水平低于WT组，表明铁过载诱导的β细胞INS分泌功能障碍可能在T2DM的进展中发挥作用。因此，作者利用AAV8-SYT7在db/db小鼠中过表达SYT7，以验证其是否具有缓解T2DM症状的作用。结果显示SYT7在注射后1周显著提高db/db小鼠血清INS水平，在维持INS稳态方面具有更好的效果。SYT7过表达或DFO治疗显著下调了血清中过量铁水平，相比之下，Trulicity组没有这种作用。体内和离体实验结果表明，过表达SYT7改善了葡萄糖负荷后INS的分泌。此外，肝内脂肪的消退可以部分表明T2DM得到了有效控制。以上结果表明，SYT7的过表达可以有效地恢复db/db小鼠受损的INS分泌，并部分改善糖尿病症状。

本研究发现过量的铁通过降低SYT7的表达来损害INS的分泌，进一步确定SYT7是OGG1调节的一个新的下游因子，这种调节可能受到铁过载的干扰。总之，本研究揭示了铁过载通过干扰OGG1对SYT7的转录调节来抑制INS分泌，从而损害胰岛β细胞功能的机制。