四篇论文跟踪胰岛β细胞的再生能力

【字体: 时间:2014年03月21日 来源:生物通

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  范德堡大学Powers研究小组分别在《Diabetes》、《Development》和《Cell Metabolism》期刊发表四篇论文,报道了关于胰岛素分泌β细胞和胰高血糖素分泌α细胞“微环境”的重要发现,他们有证据表明,胰腺的胰岛素分泌β细胞具有再生能力。

  

生物通报道:在1型和2型糖尿病中,体内产生胰岛素的β细胞数量在减少,胰腺不得不拼命产生人体所需的胰岛素。因此,科学家一直在苦苦寻找各种方法,来产生新的β细胞,或寻找β细胞的替代,或刺激β细胞体内再生。有人认为,β细胞可从胰腺中的干细胞样前体再生,这一过程称为新生,此观点引发了许多争论,如:胰岛β细胞再生的证据依然欠奉

目前,美国范德堡大学的科学家有证据表明,胰腺的胰岛素分泌β细胞具有再生能力。这一惊人的发现,发表在2014年3月份的《Cell Metabolism》杂志,向我们表明,通过了解β细胞如何再生,有一天科学家或许可以阻止或逆转糖尿病的上升趋势,目前,这种疾病影响超过8%的美国人。

本文的资深作者、范德堡大学糖尿病中心主任Alvin Powers博士表示:“这项研究,为我们了解‘是什么信号促进1型和2型糖尿病中的β细胞再生?’提供了线索。”

在过去的三个月中,范德堡大学Powers研究小组分别在《Diabetes》、《Development》和《Cell Metabolism》期刊发表四篇论文,报道了关于胰岛素分泌β细胞和胰高血糖素分泌α细胞“微环境”的重要发现,这两种细胞是聚集在胰腺“胰岛”中的四种细胞中的两种类型。

这两种激素,对于调节血糖水平、确保葡萄糖被传递到肌肉和大脑以作为燃料,都非常的重要,它们被储存在肝脏中。Powers将胰岛称为一个“迷你器官”,因为它们是高度血管化和神经支配的,并存在于一个特定的环境中。

在1型糖尿病中,β细胞被破坏,因为没有足够的胰岛素产生,血液中的血糖水平会上升。在2型糖尿病(肥胖的一个常见后果),组织变得对胰岛素有抵抗力,从而再次引起血糖水平升高。β细胞功能也变得异常。

医学助理教授Marcela Brissova是其中三篇论文的第一或共同第一作者。医学助理教授Chunhua Dai博士、范德堡大学博士研究生Kristie Aamodt和Rachel Reinert,也是第一或共同作者之一。

在《Diabetes》发表的两篇论文和《Development》、《Cell Metabolism》各发表的一篇论文中,研究人员描述了关于胰岛血管化和神经支配的四个主要研究结果:

第一项研究指出,血管内皮生长因子A(VEGF-A)对于胰岛血管供应的发展和β细胞增殖来说非常的重要。在小鼠模型发育早期阻断生长因子,最终会降低β细胞群和胰岛素的释放,并破坏血流的葡萄糖清除率。这项研究的作者还包括,范德堡大学的博士后Fong Cheng Pan博士和分子生理和生物物理学教授Owen McGuinness博士。

第二项研究利用全基因组芯片、电子显微镜和代谢实验表明,胰岛血管内皮细胞释放的VEGF和其他“信号”,于是会在小鼠中刺激与大脑连接的胰岛神经的生长。

Brissova称:“如果胰岛不能正确地血管化,它们就不能正确地受神经支配。”这些信号也能促进β细胞的生长。参与这项研究的其他范德堡研究人员还包括Ambra Pozzi博士、Christopher V.E. Wright、D.Phil和Louise B. McGavock教授。

第三项研究表明,VEGF-A不参与2型糖尿病肥胖小鼠模型中响应血糖水平上升的β细胞群增加。肿瘤随其生长会生出新的血管,但是β细胞组织却不同,它会通过扩大现有的血管增加其血液供应。参与这项研究的其他人员还有医学副教授Takamune Takahashi博士、分子生理学和生物物理学副教授Masakazu Shiota博士和外科学助理教授Eric H. Liu博士。

最后一项研究表明,太多的VEGF-A能够导致β细胞死亡。但是,建立一个再生的微环境涉及到血管内皮细胞和巨噬细胞的相互作用,反过来,这会导致小鼠和人类胰岛内的β细胞增殖。

Brissova称:“这非常非常的不同寻常,因为胰岛细胞就好像神经元一样,一旦它们死亡,它们通常就不能再生。我们认为,来自骨髓的内皮细胞核巨噬细胞,创造了一种环境,可促进这些β细胞的增殖和再生。”(生物通:王英)

生物通推荐原文:
1、 Rachel B. Reinert, Marcela Brissova, Alena Shostak, Fong Cheng Pan et al. Vascular Endothelial Growth Factor-A and Islet Vascularization Are Necessary in Developing, but Not Adult, Pancreatic Islets. Diabetes. December 2013 62:12 4154-4164, doi:10.2337/db13-0071 1939-327X
2、 Yan Hang, Tsunehiko Yamamoto, Richard K. P. Benninger, Marcela Brissova et al. The MafA transcription factor becomes essential to islet β-cells soon after birth. Diabetes. February 11, 2014, doi:10.2337/db13-1001 1939-327X
3、 Rachel B. Reinert, Qing Cai, Ji-Young Hong et al. Vascular endothelial growth factor coordinates islet innervation via vascular scaffolding. Development 2014 141:1480-1491; doi:10.1242/dev.098657
4、 Marcela Brissova, Kristie Aamodt, Priyanka Brahmachary, Nripesh Prasad, Ji-Young Hong, Chunhua Dai, et al. Islet Microenvironment, Modulated by Vascular Endothelial Growth Factor-A Signaling, Promotes β Cell Regeneration. Cell Metabolism, 19(3) pp. 498 - 511.

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