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衰老的胰岛β细胞与二型糖尿病

    “老”,不是一个轻松的字眼,人们常希望自己“长生不老”,没有谁希望自己“长生不死”,尤其是以老人的身份长生,那可真是世界上最折磨人的事情了。

    毕竟,“老”,带来不仅是隐喻背后的“死”,还有漫长难眠的夜,难以下咽的饭、更重要的是再也无法肆意的放纵,无法“斗酒十千恣欢谑”,无法“日啖荔枝三百颗”。因为老,意味着更高的患病风险,肆意放纵更有可能导致疾病的发生与发展,比如二型糖尿病(Type 2 diabetes,T2D)。流行病学调查表明,随年龄增长,糖耐量异常,T2D患病率升高。

    糖尿病与胰岛联系密切。胰岛,散在胰腺实质外分泌部之间的细胞团,状如岛屿,大小不等,主要由胰岛α细胞和胰岛β细胞构成,专职维持血糖稳态。β细胞主要位于胰岛的中部,约占胰岛细胞的80%,主要功能是分泌胰岛素。二型糖尿病的病理机制之一就是胰岛β细胞数量下降、功能缺陷,其主要机制是淀粉样沉积与内质网应激。然而,对T2D病人的胰岛研究发现,有的胰岛淀粉样沉积很严重,而有的却跟正常人无异,表现出相当大的异质性。

    胰岛与β细胞的异质性不是个老生常谈的话题,β细胞一直被认为是单一的同质细胞群,然而研究发现各个细胞有各个的造化,β细胞在诸如分泌能力、胰岛素表达、端粒酶长度、糖敏感性以及分泌状态等等不尽相同,有相当大的异质性。而2016年Dorrell发表在《NatureCommunications》上一篇名为“Humanislets contain four distinct subtypes of beta cells”的文章,利用人β细胞的表面标志ST8SIA1和CD9的表达情况将人β细胞分为四种亚型。二型糖尿病人的β细胞亚型比例发生改变,其中最常见的一种亚型的特点是:较高的基础胰岛素分泌以及对糖刺激反应性下降。

    一方面细胞的衰老是机体衰老的前提,T2D与年龄相关,胰岛细胞衰老可能参与T2D的发病;一方面β细胞表面标志不同,有着不同的功能特点。那么胰岛β细胞的异质性是否源于处于不同阶段的β细胞表达不同的表面标志,有着不同的功能特点,而年龄等环境变化能导致β细胞衰老,从而导致T2D。

    哈佛大学的JoslinDiabetes Center的Cristina等人根据这个假设,做了一系列实验。C57小鼠,寿命一般两年,7~8个月相当于人的壮年时期。研究结果显示:老年小鼠与年轻小鼠相比,体重增加、空腹血糖升高、糖耐量异常、有高胰岛素血症以及对高糖刺激反应性下降。譬如图1中使用2.8mM的葡萄糖刺激胰岛时,与3个月的小鼠相比,1.5年的小鼠的分泌量明显增加,而16.8mM的葡萄糖刺激时,胰岛素的分泌量却无甚差别。也就是说,低糖刺激下,年老的小鼠不得不多分泌3倍于年轻小鼠的胰岛素才能平稳血糖,这里的胰岛素“通货膨胀”了。而高糖刺激时,老年小鼠就心有余而力不足了,因为其分泌细胞所占比例仅26%,与之对应的3月大小鼠的分泌细胞达到63%,寡不敌众啊。老年鼠,即使看起来健康无病,维稳能力已大不如年轻鼠。如果有谁问“廉颇老矣,尚能饭否?”,大概只能回“虽老,尚善饭,然不可多食,唯恐血糖高头晕眼花耳”。可见,即使“七十而从心所欲”,也不可“逾矩”啊。


    本文编辑(撰写) 中国医学科学院医学实验动物研究所  比较医学研究中心  党女


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