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【胰岛β细胞专题】胰岛基础知识速递

 

衷心感谢蒋和敏,付麒博士在本文的撰写和校对中作出的杰出贡献。

专家寄语: 胰岛,如点点星辰散布于胰腺,尽管全部胰岛体积仅占胰腺体积的 1-2%,却是调控机体能量代谢、维持血糖稳定最核心的内分泌器官。不论是否存在胰岛素抵抗,胰岛功能紊乱和胰岛功能衰竭都是糖尿病的核心因素。因此,了解胰岛生理知识、正确评估胰岛功能、研究胰岛保护技术,是我们提高糖尿病治疗水平所迫切需要面对的问题。本次胰岛知识、胰岛临床和胰岛研究的系列专题介绍,是为抛砖引玉,以期提高对胰岛的关注。

编者按: 菲糖新动平台与中华医学会糖尿病学分会胰岛β细胞学组专家倾力合作,将长期推出胰岛β细胞专题栏目,希望大家持续关注!2017 年 8 月将连续推出:β细胞基础知识与发病机制、β细胞功能评估方法与指标、胰岛研究与治疗新技术、疾病进展特征与案例分析。本期内容为胰岛β细胞的发现及相关基础知识。

胰岛又名「朗格汉斯岛(Islets of Langerhans),是体内重要的内分泌腺体,可分泌多种激素,参与血糖调节。1869 年,德国医学家鲍尔.朗格汉斯 发现胰腺中有一些细胞聚集呈岛状,形成无数个直径在 0.1~0.24 mm 的「细胞堆」(德语「zellhaufen」)并遍及整个胰腺,于是朗格汉斯首次详细地描述了这些斑点的显微结构,将这些「细胞堆」中的细胞按大小、形状、有无颗粒等形态结构差异划分为 9 类。1893 年法国组织学家 Languesse 将这些岛状的斑点命名为「ilots de Langerhans」(「ilots」在法语里即「小岛」的意思)。因此,众多文献和教科书中将胰腺中的这些岛状结构称为「islets of Langerhans」。

l  不同物种中,胰岛细胞的结构存在差异 2

之前普遍认为胰岛包含四种不同的细胞类型:分泌胰岛素的β细胞,分泌胰高血糖素的α细胞,分泌生长抑素的δ细胞和分泌胰多肽的 PP 细胞。最近,有学者发现了第五种胰岛细胞类型,即分泌生长素释放肽的ε细胞。研究发现,在小鼠和人类的胰腺发育和成形时胰岛中存在无数的ε细胞,但是在成形后ε细胞量下降。

通过小鼠胰腺三维重建光学切片可以发现,胰岛是高度血管化的微型器官。

小鼠胰腺三维重建光学切片图像 

与小鼠形成鲜明对比的是人类的胰岛组成异质性较大。正常的成年鼠胰岛中间为β细胞核,外周一圈为非β细胞,而人类胰岛没有明显的分界,β细胞与其他内分泌细胞相互混杂在一起。

相比于小鼠,成人的β细胞数量较少且个体差异较大。

小鼠、非人类灵长类动物和人类胰岛不同层面的光学切片

人和鼠胰岛各细胞所占比例

人体中两个不同的胰岛免疫荧光

研究表明在人胰腺中,PP 细胞富集区域和缺乏区域里,人α、β细胞构成也不相同,在犬中也是一样。但在大鼠胰岛中,位于胰腺腹侧或背侧区域的胰岛β细胞群的比例非常相似(82.5% 和 82.0%),而α细胞比例则略有差异。

人胰腺不同部位的胰岛构成

l  人类的生长发育中胰腺内分泌细胞总群也会发生变化

在婴儿胰腺中,人胰腺钩突部和胰腺后端(PP-rich)区域,δ细胞较多,而 PP 细胞较少,在胰体和胰尾(PP-poor)区域中,相比于成人β细胞略少,而 PP 细胞则较多。

l  物种间的差异会导致胰岛功能差异

Cabrera 和同事测量孤立的人胰岛细胞内钙离子浓度,发现相比于鼠,人β细胞的振荡活动并不协调。同时还发现人和非人灵长类动物的胰岛与小鼠胰岛相比具有较低的葡萄糖阈值,和较高的 [Ca2+] i 反应。

人鼠胰岛各细胞构成的定量分析

随着免疫组织化学技术和分子生物学技术的不断发展,人们对胰岛的研究仍有新的发现,仅仅是胰岛结构上的差异就值得研究人员持续不断的探索。期待未来有更多研究来进一步揭开胰岛的神秘面纱。

作者:付麒、蒋和敏、杨涛

1. Ramírez-Domínguez M. Adv Exp Med Biol 2016,938:1-9

2. Seino S, Bell GI. Pancreatic beta cell in health and disease. Springer Japan 2008

 

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