多年来,生物学课堂上一直将胰腺描述为一个简单的系统:胰岛素降低血糖,胰高血糖素则升高血糖。但新研究指出,这种认知过于简化。
杜克大学科学家发现,胰腺中的α细胞——过去被认为仅分泌胰高血糖素——还会释放另一种重要激素GLP-1(胰高血糖素样肽-1)。这种激素在胰岛素释放过程中起关键作用,有助于理解人体如何调控血糖。
超越胰高血糖素
长久以来,α细胞被视为"胰高血糖素工厂",在禁食或运动时指令肝脏释放糖分。但早前研究提示,这类细胞可能同时制造GLP-1——一种更广为人知的肠道激素。GLP-1能促进胰岛素分泌,也是当前爆款降糖药司美格鲁肽(Ozempic)和替尔泊肽(Mounjaro)的研发基础。
核心疑问在于:α细胞是否真能产生具有生物活性的GLP-1(即能实际结合受体并刺激胰岛素分泌的形式),还是先前检测到的仅是无活性片段?
精准测量技术
为澄清争议,杜克大学医学院科学家开发了新型技术:通过质谱检测区分活性GLP-1与其无活性形式。这首次清晰揭示了α细胞的实际产物。
研究结果令人震惊:人类胰腺组织中的活性GLP-1含量远高于小鼠组织。即使考虑到人类α细胞总量更多,这一差距依然显著。这表明GLP-1在人体血糖调节中的作用可能远超此前认知。
首席科学家乔纳森·坎贝尔博士指出:"α细胞的功能比我们想象的更复杂。它们能调节激素分泌方向,使之趋近β细胞功能以维持血糖稳态。"
此消彼长的转换机制
科学家随后在小鼠实验中探究α细胞功能转向的影响。胰高血糖素依赖PC2酶合成,而GLP-1则由PC1酶催化。当阻断PC2时,胰高血糖素产量下降——但α细胞并未停止工作,反而上调PC1表达并增强GLP-1分泌。
这种意外转变产生显著效果:胰岛素分泌非但未受破坏,反而得到强化。实验动物分泌更多胰岛素,血糖控制能力也优于初始状态。
坎贝尔解释这一意外发现:"我们原以为消除胰高血糖素会破坏α细胞与β细胞的交互,从而损害胰岛素分泌。结果恰恰相反——GLP-1填补了空缺,且它作为胰岛素刺激剂的作用比胰高血糖素更强。"
系统压力测试
为验证这一机制,研究人员同时敲除小鼠体内两种酶,同步阻断胰高血糖素和GLP-1生成。结果令人震惊:动物丧失正常调节血糖的能力,胰岛素分泌系统崩溃。这证实至少需要其中一种激素存在,胰腺才能正常运作。
研究还发现,在高脂饮食等代谢压力下,α细胞会提升GLP-1产量。但增幅有限,表明人体自有备用机制存在局限。
小鼠实验仅是起点。通过对38位人类胰腺捐献者的胰岛组织研究,科学家发现GLP-1水平存在显著个体差异,但呈现明确规律:女性胰岛组织的GLP-1分泌量高于男性,且更高分泌水平与更健康的胰岛素反应相关。
这种性别差异可能影响男女对GLP-1类药物的响应效果,提示未来治疗方案需考虑性别因素。
胰腺功能新认知
研究揭示了一个极具适应性的器官:α细胞并非功能单一。它们能根据所用酶的不同,在胰高血糖素与GLP-1合成间灵活切换。小鼠体内以胰高血糖素为主导,而人类则更依赖GLP-1。这种双重能力使胰腺能灵活应对血糖微小波动。
"这说明人体存在固有备用方案,"坎贝尔表示,"GLP-1对β细胞的刺激作用远强于胰高血糖素。在代谢压力下从胰高血糖素切换为GLP-1,可能是人体控制血糖的关键机制。"
研究的临床意义
这些发现或将改变2型糖尿病治疗方式。目前GLP-1模拟药物已帮助数百万患者降低血糖并减轻体重。确认α细胞能自主产生GLP-1,为开发增强内源性GLP-1的疗法带来希望——这类治疗或可恢复β细胞功能衰退患者的胰岛素分泌能力。
科学家观察到的性别差异正推动精准医疗发展。若女性确实分泌更多GLP-1,医生未来可利用这种自然差异定制治疗方案。
研究同时强调:不能仅依赖动物模型。小鼠实验虽有价值,但GLP-1在人体组织中的强效作用,凸显了在药物研发中纳入人类数据的重要性。
通过揭示α细胞不仅是胰高血糖素生产者,更是多功能信使,这项研究为优化血糖控制、开发更精准有效的糖尿病疗法开辟了新路径。研究成果已发表于《科学进展》期刊。
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