我國學者在高時空分辨成像研究胰島素兩相分泌機制方面取得進展

圖 胰島組織上葡萄糖刺激的異質性的胰島素分泌

　　在國家自然科學基金項目（批準號：81925022）等資助下，北京大學未來技術學院、國家生物醫學成像科學中心陳良怡教授團隊及其合作者在探索胰島素兩相分泌調控方面取得進展。研究成果以“具備緊密的Ca²⁺-分泌偶聯效率的可釋放β細胞主導葡萄糖刺激的胰島素兩相分泌（Releasable β Cells with Tight Ca²⁺-exocytosis Coupling Dictate Biphasic Glucose-stimulated Insulin Secretion）”為題，于2024年1月26日在《自然?代謝》（Nature Metabolism）雜志在線發表，論文鏈接：https://www.nature.com/articles/s42255-023-00962-0。

　　胰島是機體糖脂代謝調控的重要組織，由胰島α、β、δ等細胞組成。胰島功能障礙導致的胰島激素分泌異常是2型糖尿病發生發展的核心驅動因素。20世紀60年代末，人們通過開發放免技術測定血漿胰島素濃度發現，當血糖急劇上升時可以刺激胰島素快速短暫的第一相分泌和緩慢持續的第二相分泌。但是，2型糖尿病是多因素誘發的復雜疾病，基于單基因、單細胞的單因素研究難以闡釋糖尿病相關的胰島素兩相分泌異常機制。

　　研究團隊開發了跨尺度高時空分辨率的胰島組織成像技術，通過構建高靈敏Zinc熒光探針，利用高數值口徑的轉盤式共聚焦成像，并結合基于深度學習的圖像去噪和分析方法，在活體胰島組織內實時觀察到上千個單胰島素囊泡分泌事件。研究發現了一群功能性β細胞，稱為可釋放β細胞（Readily releasable β cells，RRβs），并發現RRβs通過同步化分泌形成第一相，持續分泌形成第二相，主導了葡萄糖刺激的胰島素兩相分泌。進一步發現胰島β細胞的這種分泌能力主要由Ca²⁺-分泌偶聯效率決定，受到胰島α細胞、δ細胞的共同調控（圖）。

　　總之，研究通過高時空分辨率成像技術證實是RRβs而不是單個胰島β細胞中的囊泡庫決定葡萄糖刺激的胰島素的兩相分泌。研究還表明單個β細胞組織成一個完整胰島時其個體的功能受到限制；因此，兩相分泌是胰島中β細胞所體現的組織特性，需要結合多維度多尺度的研究方法闡釋其生理和病理機制。