胰岛β与δ细胞协同异质性的双机制解析：旁分泌信号与低密度Cx36缝隙连接的作用

本综述系统揭示了胰岛β与δ细胞间协同作用的异质性机制，指出其由旁分泌信号（如Ucn3）与低密度Cx36缝隙连接共同驱动。研究通过活体钙成像（GCaMP6s）、基因敲除（Cx36fl/fl）和药理学干预（ML-141）证实，δ细胞在高糖（16.8 mM）下钙振荡（Ca2+）先于β细胞但依赖β细胞牵引，为糖尿病（T1D）和先天性高胰岛素血症（CHI）的血糖调控提供新靶点。

　　

研究背景

胰岛素（Insulin）和生长抑素（Somatostatin）的分泌协调对维持血糖稳态至关重要。β细胞分泌胰岛素降血糖，而δ细胞分泌生长抑素抑制胰岛素释放，防止低血糖。既往研究对β与δ细胞间的协调机制存在争议，可能涉及旁分泌信号或电耦合缝隙连接，但具体机制未明。

研究方法

研究利用转基因小鼠模型（如Sst-cre × lsl-GCaMP6s、Ucn3-cre × lsl-GCaMP6s），通过活体钙成像技术（GCaMP6s、jRGECO1b）实时记录胰岛β和δ细胞在低糖（2.8 mM, LG）和高糖（16.8 mM, HG）下的钙动力学（Ca²⁺）。结合FACS分选、免疫荧光染色、药理学干预（如ML-141抑制分泌、isradipine阻断L型钙通道）及delta细胞特异性Cx36基因敲除（Sst-cre × Cx36^fl/fl），系统分析细胞间协调机制。

结果与发现

1. β与δ细胞钙响应依赖K_ATP通道和L型钙通道

δ细胞在低糖下表现出随机、短暂的Ca²⁺ spikes，可被K_ATP通道开放剂diazoxide和L型钙通道阻断剂isradipine抑制，表明其兴奋性与β细胞类似但更具异质性。高糖下，β和δ细胞均呈现同步振荡钙活动，但δ细胞的钙响应上升和下降速率更快（约1.5倍），且响应时间平均早于β细胞16秒。

2. δ细胞钙振荡与β细胞协调但不同步

在高糖刺激下，δ细胞的钙活动包含慢振荡（与β细胞同步）和快振荡（独立于β细胞）两种成分。慢成分与β细胞钙波协同，而快成分多出现在慢振荡的谷期。功率谱分析显示，分离的δ细胞失去慢振荡，表明其依赖β细胞牵引。

3. 旁分泌信号是协调关键

抑制囊泡分泌（ML-141处理）或阻断Ucn3受体（Astressin 2B）显著降低β与δ细胞的钙同步性，但Ucn3敲除仅引起轻微影响，提示存在其他旁分泌因子。同时钙-cAMP成像显示，部分δ细胞的cAMP振荡与β细胞钙活动同步，支持旁分泌信号（如Ucn3）放大delta细胞响应。

4. 低密度Cx36缝隙连接介导电耦合

免疫荧光和RNA测序证实δ细胞表达Cx36，但密度仅为β细胞的1/4（2.028 vs. 8.535 puncta/100 μm2），且37.5%的δ细胞缝隙连接与β细胞形成异型耦合。delta细胞特异性Cx36敲除后，其与β细胞的钙同步性显著降低（相关系数从0.7降至0.3），但β细胞自身同步性未受显著影响。

5. δ细胞功能高度异质化

根据钙行为特征，δ细胞可分为多种亚型：约27%在低糖静息、高糖与β细胞完全同步；37%表现为“伪同步”（快振荡与β细胞慢波异步）；23%完全独立。这种异质性与Cx36表达密度相关，高表达Cx36的δ细胞更易被β细胞牵引。

讨论与意义

研究提出了β-δ细胞协调的双机制模型：低密度Cx36缝隙连接允许δ细胞保持独立兴奋性（如低糖下自发活动），同时在高糖下通过电耦合和旁分泌信号（如Ucn3）被β细胞牵引。δ细胞膜电阻更高、响应更快，导致其钙活动早于β细胞，但生长抑素分泌延迟（需cAMP放大），解释了既往实验中钙信号与分泌的时间差。该机制为糖尿病中δ细胞功能紊乱（如T1D中过度抑制α细胞）和先天性高胰岛素血症的治疗提供了新靶点，例如通过调控delta细胞特异性通路改善血糖控制。

研究局限性

活体成像中荧光串扰、药物脱靶效应及离体培养对细胞行为的潜在影响仍需考虑。此外，旁分泌信号的具体身份及其他 connexin 蛋白的潜在作用需进一步探索。