人体胰腺内分布着数以百万计的胰岛，它们如何相互协作，精准调控血糖稳态？这一生物学问题近期迎来新进展。记者获悉，首都医学科学创新中心任会霞研究员团队联合中国科学院杭州医学研究所、北京大学、深圳大学等机构，成功在活体水平实现对数百个胰岛的葡萄糖响应同步观测，并揭示了胰岛细胞节律编码与调控血糖状态的新机制。相关研究结果近日发表于国际权威期刊《细胞系统》。
长期以来，受限于观测技术，血糖调控相关研究多局限于单个胰岛或离体组织，难以在生理状态下解析胰岛群体如何在体内协同工作。为解决这一瓶颈，研究团队研发了一套新型胰岛群体活体成像系统。通过构建特异性荧光标记小鼠模型与连续血糖监测技术，该系统可在活体小鼠胰腺中同步追踪20—100个胰岛的钙信号动态，观测时长可达4小时以上。
研究发现，当血糖从高水平降至正常范围时，胰岛群体的振荡节律会从约226—320秒的“慢节律”，精准切换为14—20秒的“快节律”。而当血糖升高时，节律又可转回慢节律。这种随血糖水平动态转换的“慢-快节律转换”是健康胰岛维持稳态的关键特征。
机制研究进一步揭示，这一调控源于胰岛中两类数量较少的细胞“接力指挥”：高血糖时，占比5%的δ细胞被激活，主导慢振荡；当血糖恢复正常后，α细胞接替主导，引发快振荡。δ细胞与α细胞间的动态交互，构成了胰岛编码血糖状态的核心机制。而在肥胖型糖尿病小鼠模型中，这一机制显著受损，胰岛完全丧失节律转换能力，无法产生快钙振荡，对血糖波动的敏感性大幅下降。
研究团队进一步发现，胰岛节律转变依赖于GLP-1受体的内源性激活。使用GLP-1受体激动剂治疗，有效恢复胰岛的HESF节律转变功能，降低血糖，使其钙振荡模式接近正常状态。
该研究为理解血糖稳态调控提供了全新理论视角，阐明了糖尿病进程中胰岛功能失活的内在机制，也为研发靶向δ-α细胞交互的新型糖尿病药物奠定了重要实验基础。
该研究得到首都医学科学创新中心，国家自然科学基金，中国科学院杭州医学研究所等多个项目和平台的支持。
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