揭开胰腺的秘密：3D 成像重新定义胰岛细胞分布

揭开胰腺的秘密：3D 成像重新定义胰岛细胞分布

于默奥大学的研究人员成功地以显微分辨率对整个人体器官（胰腺）进行了成像。 通过用抗体对不同的细胞类型进行染色，然后使用 3D 光学成像技术检查整个器官，他们的数据提供了胰腺的部分新图像。 研究结果对于糖尿病研究非常重要，特别是在开发各种新疗法方面。

胰腺是糖尿病发展的关键器官，这种疾病如今影响着超过 5 亿人。 它包含数百万个小细胞群，即所谓的朗格汉斯岛，其作用是调节体内的血糖水平。 胰岛主要含有β细胞和α细胞，分别产生胰岛素和胰高血糖素激素。 胰岛素被释放到血液中，就像一把钥匙，打开身体的细胞，使它们能够在饭后吸收糖（葡萄糖），这是身体的主要能量形式。 当我们需要能量时，胰高血糖素又会释放葡萄糖储备。 当细胞需要能量时，胰高血糖素又会释放葡萄糖储备。 这两种细胞类型还可以直接相互沟通，以优化体内适当的葡萄糖水平。

胰岛素和胰高血糖素细胞在一百多年前就被发现了，长期以来人们认为胰岛应该包含这两种细胞类型以形成一个功能齐全的单位。

Ulf Ahlgren，医学和转化生物学系教授

学习困难

由于朗格汉斯岛数量众多，但仅占胰腺的百分之几，因此在历史上直接在胰腺中检查它们非常困难。 在大多数情况下，研究人员不得不检查仅提供器官很小部分的二维图像的组织切片。 现在于默奥的研究人员已经使用 3D 光学技术，可以用荧光彩色抗体标记不同的细胞类型。

整个器官的显微分辨率

“通过将整个器官分成更小的部分，我们可以让抗体到达它们需要去的地方。因为我们知道每个部分来自哪里，所以我们可以在单独扫描不同部分后，‘将整个胰腺重新组合在一起’。”这使我们能够执行各种计算并研究存在哪些类型的细胞以及它们在 3D 空间中的位置，因为我们知道整个器官中每个受污染物体的 3D 坐标、体积、形状和其他参数。”

岛细胞结构的新视角

除了关于产生胰岛素的细胞如何在胰腺中分布的新数据外，研究人员现在还表明，高达 50% 的含有胰岛素细胞的朗格汉斯胰岛中不存在产生胰高血糖素的细胞。 这与之前的想法相反，之前的想法认为胰岛在同一胰岛中同时含有表达胰岛素和胰高血糖素的细胞类型。

这对我们来说是一个惊喜，我相信这些结果对于糖尿病研究非常重要。 首先，它表明这些岛屿的组成或细胞结构比之前想象的要多得多。 这可能意味着不同组成的岛屿专门用于响应不同的信号和/或在不同的代谢环境中运行。 当然，我们真的很想知道，”乌尔夫·阿尔格伦说。

“其次，许多糖尿病研究都是在来自已故捐赠者的孤立的朗格汉斯胰岛上进行的。由于我们还表明，这种不均匀的成分很大程度上与胰岛大小有关，这意味着此类实验的结果可能无法完全反映。”活体胰腺中胰岛的结构和功能如何。这对于从治疗 1 型糖尿病的胰岛移植到尝试从干细胞创建朗格汉斯胰岛的研究等各个方面都可能很重要。

未来学习的基础

研究小组现在将继续研究他们的方法是否可以用于确定胰腺中的其他细胞类型是否也以以前未知的方式参与胰岛的形成。 此外，他们还将调查小鼠模型中的情况是否相似，这可能会影响小鼠在临床前糖尿病研究中的使用。

Ulf Ahlgren 说：“我们现在发布的方法和数据可以为未来对人体材料的研究奠定重要基础，以便更好地了解 1 型和 2 型糖尿病以及胰腺癌等疾病的发展过程中胰腺中发生的情况。”

研究结果发表在《自然通讯》杂志上。 这篇文章的作者是来自于默奥大学医学和转化生物学系的 Joakim Lehrstrand、Wayne Davies、Max Hahn、Tomas Alanentalo 和 Ulf Ahlgren，以及来自乌普萨拉大学免疫学、遗传学和病理学系的 Olle Korsgren。

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