《自然-代谢》：为什么低血糖诱导的胰高血糖素分泌会在糖尿病中受损

研究结果表明，过量的生长抑素抑制1型糖尿病胰高血糖素的分泌，为低血糖管理策略提供了新的靶点。

　　

新的发现为1型糖尿病患者低血糖的治疗提供了有希望的治疗策略的可能性。

          

在最近发表在《自然-代谢》杂志上的一项研究中，一组欧洲研究人员使用人类1型糖尿病的多基因小鼠模型来确定低血糖诱导的胰高血糖素分泌受损的潜在机制。

背景

1型糖尿病是一种自身免疫性疾病，患者体内的免疫细胞会攻击产生胰岛素的β细胞。胰岛素通过允许细胞从血液中吸收葡萄糖来调节血糖水平。然而，1型糖尿病还涉及胰高血糖素激素的失调，胰高血糖素是胰腺在低血糖时分泌的，并刺激肝脏将储存的葡萄糖释放到血液中。

1型糖尿病患者胰高血糖素反应的破坏导致危险的低血糖水平，导致近10%的1型糖尿病患者死亡。在1型糖尿病小鼠模型中，当使用生长抑素受体拮抗剂治疗时，胰高血糖素的分泌恢复了血糖水平的反调节。然而，这种恢复胰高血糖素分泌的潜在机制以及同样的机制是否对人类有效仍不清楚。

关于研究

本研究采用一种被广泛认可的1型糖尿病小鼠模型，即非肥胖糖尿病或NOD小鼠，来了解低血糖诱导的1型糖尿病胰高血糖素分泌受损。研究人员比较了NOD小鼠与非糖尿病小鼠胰高血糖素分泌相关的生物学机制。

研究人员定期监测小鼠的血糖水平，并在不同年龄对它们进行研究，并在不同的实验环境中进行比较。此外，还使用其他转基因小鼠模型来研究特定的细胞活性。

该研究还使用了从患有和不患有1型糖尿病的供体中获得的人类胰岛细胞，在研究激素分泌模式之前，这些细胞被培养了两天。从NOD小鼠和非糖尿病小鼠的胰腺中分离培养胰岛细胞进行进一步分析。

研究人员对胰岛细胞进行了活细胞钙成像，这些细胞被固定在定制的腔室中。他们还使用共聚焦显微镜进行了延时成像。对所得数据进行分析，使荧光信号归一化，并计算钙离子振荡频率。

胰岛细胞也被固定在多聚甲醛中，渗透，然后用一抗和二抗孵育，染色胰高血糖素、胰岛素和生长抑素。采用血糖仪和酶联免疫吸附试验(ELISA)分别测定胰岛素注射前后血浆葡萄糖和胰高血糖素水平。在一些实验中，还使用了生长抑素受体拮抗剂。

此外，对胰岛分泌生长抑素的内分泌细胞δ-细胞进行电生理记录，δ-细胞调节胰岛素和胰高血糖素的分泌。此外，在胰岛的β-和δ-细胞上进行了光遗传学分析，其中将光敏蛋白引入细胞以实现基于光的细胞活性控制。

采用核糖核酸(RNA)提取、复制脱氧核糖核酸(cDNA)合成、定量聚合酶链反应(qPCR)等分子方法测定肝组织中基因表达和糖原含量。

结果

该研究报告称，胰腺中的胰岛素含量减少了97%，胰岛面积也显著减少，但胰高血糖素含量没有变化。在非糖尿病小鼠中，低血糖会导致胰高血糖素分泌的强烈刺激，但在NOD小鼠中，对低血糖的反应明显较弱。然而，NOD小鼠产生和分泌胰高血糖素的能力没有受到影响，这表明问题不在于激素的产生，而在于调节。

研究进一步发现NOD小鼠的生长抑素分泌明显增加，抑制胰高血糖素的释放，这解释了为什么生长抑素受体拮抗剂在1型糖尿病小鼠模型中有效。这些发现强调了生长抑素分泌过多在1型糖尿病胰高血糖素功能受损中的作用。

该研究还揭示了β细胞和产生生长抑素的δ细胞之间的电偶联在1型糖尿病中被破坏。正常情况下，在低血糖状态下δ-细胞的活性会受到β-细胞的抑制，抑制生长抑素的释放，从而导致胰高血糖素的分泌。然而，1型糖尿病中β-细胞的破坏导致生长抑素分泌不受控制，抑制胰高血糖素的释放。

在人类胰岛细胞中也观察到类似的破坏，即使在低血糖状态下，生长抑素水平升高，胰高血糖素分泌也很低。这些结果表明，抑制生长抑素可以恢复胰高血糖素的分泌，为1型糖尿病患者低血糖的治疗提供了一种潜在的治疗策略。

结论

综上所述，本研究发现1型糖尿病患者胰高血糖素分泌受损是由于β-细胞对δ-细胞的调节被破坏导致生长抑素分泌过量。阻断生长抑素受体可能潜在地恢复胰高血糖素的分泌，为1型糖尿病患者低血糖的治疗提供了一种有希望的治疗策略。