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胰腺p细胞内胰岛素的分泌受到精确而复杂的调控,是内分泌学研究的重点内容之一。胰岛之间、胰岛内部细胞与细胞之间、激素与激素之间、细胞与激素之间均存在着互相调作用,分子机制相当复杂却又高度有序。高血糖可以促进p细胞内ATP水平提高,调节ATP敏感性的钾通道(KATP)的通道活性。胞内ATP升高可以关闭KATP通道,ADP增多则可以激活KATP通道。高糖时KATP通道关闭,可以使细胞膜去极化进而导致细胞内钙升高和钙依赖性的激活cAMP,诱发β细胞胰岛素分泌囊泡的胞吐。许多代谢分子参与了胰岛激素分泌的调节,包括神经递质和线粒体。胰岛内部含有丰富的交感神经、非交感神经、感觉神经元和非胆碱能兴奋性神经元,末端分泌许多神经递质,调节胰岛内激素的分泌。谷氨酸受体是中枢神经系统内最重要的兴奋性神经递质受体,其中AMPA受体亚型是由GluR1、GluR2、GluR3和GluR4四种亚基组成的异四聚体,与神经细胞内许多信号途径关联。近年来越来越多的数据表明在胰岛和胰岛瘤细胞上表达谷氨酸受体,胰岛中的谷氨酸可能由α细胞和神经元分泌而来,有证据提示谷氨酸可以调节胰岛素的释放,但其作用机理尚不清楚。本论文利用胰腺组织切片电生理记录,活细胞成像等多种实验技术研究了胰岛p细胞上AMPA受体的功能。单细胞巢式PCR检测和全细胞膜片钳记录证明在β细胞上存在功能性的AMPA受体。AMPA受体激活后可以升高β细胞胞内钙和促进胰岛素分泌囊泡在细胞膜上的锚定,从而可以放大去极化导致的囊泡分泌和葡萄糖刺激引起的胰岛素释放。这种作用依赖于ATP敏感性的钾离子通道,因为在Kir6.2敲除老鼠上AMPA受体对胞内钙和胰岛素释放的影响完全消失,另外AMPA受体激活降低了KATP通道的电导,增加其介导的电压振荡。谷氨酸-AMPA受体信号通路受到了GluR2相互作用蛋白PICK1的调控,它可以抑制AMPA受体对β细胞电压振荡和分泌的影响。概括起来,本论文的研究结果如下：1、首次在生理状态下记录到了胰岛β细胞上功能性的AMPA电流；2、首次确认激活β细胞上AMPA受体可以影响胰岛素分泌；3、首次证明AMPA可以直接影响KATP通道的ATP敏感性,降低KATP通道的电导；4、第一次在胰岛β细胞中证明PICK1可以调节AMPA受体的膜表达,进而影响胰岛素的分泌；5、运用TIRFM技术证明AMPA受体可以影响胰岛素分泌囊泡的停泊和转运。本论文的研究结果揭示了AMPA受体调节胰岛素分泌的新的信号通路,提示AMPA受体激活会影响胰岛素分泌囊泡在细胞膜上的锚定,并进一步调节β细胞分泌。本论文结果有助于更好地理解胰岛β细胞的分泌调控机理,为以胰岛素分泌囊泡锚定减少为标志的胰岛素紊乱疾病的治疗提供新的药物靶点。