我国学者在高时空分辨成像研究胰岛素两相分泌机制方面取得进展

　　

图 胰岛组织上葡萄糖刺激的异质性的胰岛素分泌

　　在国家自然科学基金项目（批准号：81925022）等资助下，北京大学未来技术学院、国家生物医学成像科学中心陈良怡教授团队及其合作者在探索胰岛素两相分泌调控方面取得进展。研究成果以“具备紧密的Ca²⁺-分泌偶联效率的可释放β细胞主导葡萄糖刺激的胰岛素两相分泌（Releasable β Cells with Tight Ca²⁺-exocytosis Coupling Dictate Biphasic Glucose-stimulated Insulin Secretion）”为题，于2024年1月26日在《自然?代谢》（Nature Metabolism）杂志在线发表，论文链接：https://www.nature.com/articles/s42255-023-00962-0。

　　胰岛是机体糖脂代谢调控的重要组织，由胰岛α、β、δ等细胞组成。胰岛功能障碍导致的胰岛激素分泌异常是2型糖尿病发生发展的核心驱动因素。20世纪60年代末，人们通过开发放免技术测定血浆胰岛素浓度发现，当血糖急剧上升时可以刺激胰岛素快速短暂的第一相分泌和缓慢持续的第二相分泌。但是，2型糖尿病是多因素诱发的复杂疾病，基于单基因、单细胞的单因素研究难以阐释糖尿病相关的胰岛素两相分泌异常机制。

　　研究团队开发了跨尺度高时空分辨率的胰岛组织成像技术，通过构建高灵敏Zinc荧光探针，利用高数值口径的转盘式共聚焦成像，并结合基于深度学习的图像去噪和分析方法，在活体胰岛组织内实时观察到上千个单胰岛素囊泡分泌事件。研究发现了一群功能性β细胞，称为可释放β细胞（Readily releasable β cells，RRβs），并发现RRβs通过同步化分泌形成第一相，持续分泌形成第二相，主导了葡萄糖刺激的胰岛素两相分泌。进一步发现胰岛β细胞的这种分泌能力主要由Ca²⁺-分泌偶联效率决定，受到胰岛α细胞、δ细胞的共同调控（图）。

　　总之，研究通过高时空分辨率成像技术证实是RRβs而不是单个胰岛β细胞中的囊泡库决定葡萄糖刺激的胰岛素的两相分泌。研究还表明单个β细胞组织成一个完整胰岛时其个体的功能受到限制；因此，两相分泌是胰岛中β细胞所体现的组织特性，需要结合多维度多尺度的研究方法阐释其生理和病理机制。