Cell Systems?|?少數執帥印：胰島δ、α細胞指揮β細胞節律

血糖穩態是機體維持正常代謝的核心基礎，胰腺胰島作為調控血糖的核心功能單元，其生理功能高度依賴內部各類細胞間的通訊。胰島主要由 80% 分泌胰島素的 β 細胞、15% 分泌胰高血糖素的 α 細胞與 5% 分泌生長抑素的 δ 細胞緊密排布組成，形成復雜的旁分泌調控網絡。在葡萄糖刺激下，胰島會產生規律性鈣振蕩激活信號，且不同胰島呈現快速（20 秒）、慢速（200 秒）、混合（20/200 秒） 三種振蕩模式，然而不同振蕩模式形成的機制長期以來尚未明確。

2026年4月16日，北京大學定量生物學中心的湯超團隊和首都醫學科學創新中心的任會霞團隊在Cell Systems雜志發表了題為Pancreatic islet oscillation rhythmicity arises from δ and α cell interactions的研究論文。該研究發現胰島中占比少的 δ 細胞與 α 細胞，是調控胰島β 細胞節律的核心網絡；團隊結合微流控技術、數學建模與活體成像，系統闡明了 δ-α 細胞旁分泌互作調控 β 細胞，形成三種鈣振蕩模式的核心機理，并揭示了胰島通過振蕩模式編碼血糖濃度的全新機制。

技術創新：搭建高通量胰島功能 - 結構關聯成像體系

胰島直徑分布于 50-200 μm之間，為實現不同尺寸胰島的高通量穩定灌流與同步成像，研究團隊自主研發微流控芯片（專利號ZL 2024 1 0739918.1），可同步完成 8 個胰島的功能活動成像；同時構建 α 細胞紅色熒光標記、全胰島鈣信號綠色熒光標記的轉基因小鼠模型，結合雙光子顯微鏡實現胰島功能活動與三維結構的精準關聯分析。基于該技術體系，研究團隊發現：同一胰島在重復高糖刺激下，鈣振蕩模式高度穩定可重復，證實胰島振蕩模式是其自身固有的生理屬性，為后續機制研究奠定了基礎。

圖1: 為探索葡萄糖刺激胰島鈣活動與結構關系，研究團隊設計了集成微流控芯片，實現8個胰島同步活動成像，功能成像后通過雙光子顯微鏡成像胰島結構。

1．胰島振蕩模式異質性由 α 細胞數量決定

高糖刺激實驗表明，胰島鈣振蕩模式與 α 細胞數量呈定量依賴關系：當胰島內 α 細胞數量多于40 個時，呈現快速振蕩；α 細胞數量少于40 個時，呈現慢速振蕩。外源干預實驗進一步驗證調控：補充胰高血糖素可使所有胰島轉為快速振蕩，且不再依賴 α 細胞數量；補充生長抑素則可誘導振蕩模式轉為慢速，且振蕩仍然依賴 α 細胞數量, 1μM 生長抑素可將快速振蕩的 α 細胞數量閾值從 40 個提升至 100 個。該結果明確，胰島振蕩模式受 δ 細胞（分泌生長抑素）與 α 細胞（分泌胰高血糖素）的旁分泌信號協同調控。

2. 藥理學、光遺傳抑制δ細胞可逆的轉換胰島震蕩模式

δ 細胞僅占胰島細胞總數的 5%，為驗證少量細胞的內源激素的調控作用，團隊開展藥理學與光遺傳擾動實驗：通過 Sstr2 受體拮抗劑 CYN 解除 δ 細胞對 α 細胞的抑制，內源胰高血糖素釋放可使慢速振蕩可逆轉為快速振蕩，洗脫藥物后振蕩模式恢復；光遺傳學抑制 δ 細胞可實現相同的模式轉換，且該過程在單個胰島中可重復發生。以上結果表明，占比較少的δ細胞與α細胞的內源激素分泌在胰島節律調控中發揮著關鍵作用：α 細胞激活主導快速振蕩，δ 細胞激活主導慢速振蕩，少數 δ-α 細胞的內源激素互作，是胰島節律調控的核心驅動力。

3.快速-混合-慢速震蕩模式是δ-α細胞調控的三個連續生理狀態

為了定量研究胰島δ細胞與α細胞如何控制三種鈣震蕩模式，研究團隊在不同α細胞數量的胰島中連續升高生長抑素濃度（δ細胞分泌）。發現隨著生長抑素濃度升高，胰島依次從快速振蕩→混合振蕩→慢速振蕩。有趣的是，若將α細胞數量連續排列，也有同樣規律：α細胞數量最多的胰島呈現快速震蕩，數量最少的胰島呈現慢速震蕩，數量居中的胰島呈現混合震蕩。以上結果表明：快速、混合、慢速振蕩是胰島的三個連續生理狀態，混合振蕩為快慢振蕩之間的過渡態，而 δ 細胞與 α 細胞的旁分泌作用強度，是決定振蕩模式的核心參數。

4. 數學模型揭示三種振蕩模式轉變為 Hopf 分岔相變

為定量闡釋 δ-α 細胞的調控規律，團隊將胰島簡化為 α、β、δ 細胞耦合的振蕩器系統，以α→β 細胞刺激作用、δ→α 細胞抑制作用為核心參數構建數學模型。該模型可精準復現三種鈣振蕩模式，揭示模式轉換的核心邏輯：慢速振蕩對應 α→β 刺激弱，快速振蕩對應刺激強，混合振蕩為強弱刺激的極限環狀態。分岔相圖分析進一步明確，胰島三種振蕩模式的轉換是Hopf 分岔相變過程，為胰島節律調控提供了定量生物學理論支撐。

5. 在體胰島通過振蕩模式精準編碼血糖濃度

基于體內細胞激活特性（α 細胞響應基礎葡萄糖、δ 細胞響應高糖），團隊驗證胰島振蕩模式是否作為在體血糖編碼機制。結果顯示：空腹血糖 5-7mM 時，胰島呈快速振蕩；血糖升高至 7-20mM 時，轉為慢速振蕩；血糖恢復基礎水平后，振蕩模式同步復原。該結果表明，胰島通過 δ-α 細胞調控的鈣振蕩模式，實現對血糖濃度的精準編碼，提出機體血糖感知編碼的新機制。

總之，本研究補充了傳統胰島功能研究的 β 細胞中心認知，明確δ、α 細胞是胰島節律調控的核心網絡：α 細胞分泌的胰高血糖素驅動快速鈣振蕩，δ 細胞分泌的生長抑素維持慢速鈣振蕩，二者互作決定胰島振蕩模式。研究建立了胰島功能定量研究的數學模型，在活體水平揭示了胰島節律編碼血糖的全新機制，為理解血糖穩態維持提供了新視角。

近日，任會霞課題組在Cell Systems同期的Glycemia shifts pancreatic islet rhythmicity by influencing interactions between δ cells and α cells研究論文，進一步報道了健康胰島群體在體節律的血糖編碼機制，以及該節律模式在糖尿病狀態下的紊亂特征。

首都醫學科學創新中心任會霞、北京大學黎彥君、謝北辰、彭曉紅與首都醫學科學創新中心付振超作為共同第一作者，北京大學湯超研究員、首都醫學科學創新中心任會霞研究員為論文共同通訊作者。

https://www.cell.com/cell-systems/fulltext/S2405-4712(26)00069-4

制版人： 十一

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