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在糖尿病研究中，外分泌与 β 细胞的关系尚不明确。研究人员构建斑马鱼模型，探究外分泌损伤对 β 细胞的影响。结果发现外分泌损伤会诱导 β 细胞内质网（ER）应激、数量减少。这为了解糖尿病机制及干预策略提供了新视角。
糖尿病，这个耳熟能详的疾病，正困扰着全球数亿人。在糖尿病的发病机制中，胰腺的内分泌和外分泌功能起着关键作用。胰腺中的 β 细胞负责调节血糖稳态，通过释放胰岛素来应对高血糖水平。然而，β 细胞每分钟要生产约 100 万个胰岛素分子，如此高强度的工作使得它们极易受到内质网（ER）应激的影响。长期的 ER 应激会导致错误折叠或异常加工的蛋白质积累，进而引发免疫反应，这与 1 型糖尿病的发生密切相关。
同时，临床研究发现，1 型糖尿病患者和无症状的自身抗体阳性个体的胰腺比正常人小，且内分泌和外分泌细胞都有炎症和应激的迹象。在其他类型的糖尿病，如青少年成人发病型糖尿病（MODY）、胰腺炎相关糖尿病和囊性纤维化相关糖尿病中，也存在外分泌功能障碍和 β 细胞丢失的现象。但一直以来，外分泌损伤是否直接导致 β 细胞应激和丢失，这一关键问题尚未得到明确解答。由于在人体中无法直接评估这种因果关系，也难以实时追踪外分泌和 β 细胞之间的相互作用，科研人员急需寻找一个合适的研究模型来深入探究这一谜团。
在这样的背景下，来自荷兰格罗宁根大学医学中心（University Medical Center Groningen, University of Groningen）和莱顿大学医学中心（Leiden University Medical Center）的研究人员开展了一项极具意义的研究。他们利用斑马鱼幼虫胰腺在光学成像方面的独特优势，构建了一种新型斑马鱼模型，旨在探究胰腺外分泌损伤对 β 细胞状态的影响。最终，他们发现胰腺外分泌损伤会诱导 β 细胞的 ER 应激，并导致 β 细胞数量减少。这一研究成果发表在《Diabetologia》杂志上，为深入理解糖尿病的发病机制带来了新的曙光。
为了开展这项研究，研究人员主要运用了以下几种关键技术方法：
- 构建转基因斑马鱼模型：利用 Tol2 转座子系统，构建多种转基因斑马鱼品系，如 Tg (ela3l:ntr)、Tg (insulin:gfp) 等，以便对特定细胞进行标记和研究。
- 体内成像技术：运用共聚焦成像、光片共聚焦成像等技术，实时观察斑马鱼幼虫胰腺细胞的动态变化，包括 ER 应激、细胞凋亡等过程。
- 基因表达分析：通过 RNA 分离和定量 PCR（qPCR）分析，检测相关基因如弹性蛋白酶、胰蛋白酶的表达水平，以评估外分泌细胞的功能。
- 组织学和超微结构分析：进行组织学染色（如 H&E 染色）和电子显微镜观察，分析胰腺组织的形态结构和细胞超微结构变化。
下面来看具体的研究结果：
- NFP-NTR 系统调控斑马鱼胰腺外分泌损伤：研究人员构建的 Tg (ela3l:ntr) 斑马鱼模型，可使硝基还原酶（ntr）和凋亡报告基因在胰腺外分泌细胞中特异性表达。在 NFP-NTR 系统中，外源性前药 NFP 可被 NTR 转化为细胞毒性物质 cNFP，从而诱导外分泌细胞凋亡。实验表明，NFP 处理 6 小时后即可引发外分泌损伤，12 小时后损伤显著，外分泌细胞的弹性蛋白酶表达下降，胰蛋白酶表达在 6 小时时显著增加，12 小时后可能降低，这表明外分泌细胞功能受损。
- 外分泌损伤导致斑马鱼胰腺异常和体积减小：研究发现，50 μmol/L 的 NFP 在 3 小时内会导致斑马鱼幼虫死亡，而 10 μmol/L 的 NFP 处理 12 小时则无明显副作用。外分泌损伤使斑马鱼胰腺长度和体积显著减小，同时胰腺的超微结构发生改变，出现 ER 螺旋、线粒体变形等特征，这些变化表明存在 ER 应激和氧化应激。此外，外分泌颗粒减少，胰岛在 12 小时处理后难以辨认，但肠道结构未受影响。
- 外分泌损伤引发斑马鱼 β 细胞应激：研究人员构建了 Tg (insulin:xbp1v) 报告系，用于评估外分泌损伤后 β 细胞的状态。实验结果显示，用 5 μmol/L NFP 诱导外分泌损伤 6 小时和 12 小时后，分别有 90% 和 60% 的 β 细胞呈现双阳性（细胞核中的 mTurquoise2 和细胞质中的 Venus），这表明外分泌损伤可诱导 β 细胞发生 ER 应激。
- 外分泌损伤不诱导 β 细胞凋亡但影响其数量：研究人员开发了 insulin:flipgfp - mcherry 报告基因斑马鱼系来检测 β 细胞凋亡。结果显示，外分泌损伤并未导致斑马鱼 β 细胞凋亡，但在 NFP 处理的幼虫中，GFP 阳性的 β 细胞数量随时间减少。
- 外分泌损伤导致胰岛体积减小和 β 细胞功能降低：测量胰岛体积发现，NFP 处理的 Tg (ela3l:ntr;insulin:gfp) 幼虫胰岛体积显著减小，胰岛素阳性的 β 细胞数量减少约 50%，且处理后的幼虫血糖水平显著高于对照组。这表明外分泌损伤导致的胰岛体积减小与 β 细胞数量减少和功能障碍有关。
在研究结论和讨论部分，该研究揭示了外分泌损伤可在斑马鱼模型中诱导 β 细胞 ER 应激并减少其数量，强调了外分泌损伤在 β 细胞损伤中的重要作用。虽然外分泌损伤诱导了 β 细胞 ER 应激，但未引发 β 细胞凋亡，β 细胞数量减少可能是由于增殖受损或新生减少。研究结果与其他研究存在差异，可能源于实验方法的不同。此外，本研究存在一定局限性，如 NFP-NTR 模型诱导的损伤程度可能更能反映外分泌损伤较严重的糖尿病类型，实验时间窗口受斑马鱼发育阶段限制，且未评估免疫激活在 β 细胞破坏中的作用。尽管如此，该研究为糖尿病研究提供了有价值的模型，有助于识别引发 β 细胞应激的新靶点，对深入理解糖尿病发病机制和开发干预策略具有重要意义。
