科技前沿：胰島素可控制葡萄糖輸送的秘訣

據上海恒遠生物報道：2型糖尿病的特征在于血糖含量高，由胰島素產量減少引發。在一項新的研究中，研究人員揭示了施用受控葡萄糖脈沖具有恢復正常胰島素產量和防止2型糖尿病的潛力。

研究共同作者來自佛羅里達州立大學（FSU）的Joseph McKenna及其同事在“PLOS計算生物學”雜志上發表了他們的研究結果。

胰島素由胰腺中的β細胞產生。它的主要作用是調節血糖水平，并將葡萄糖從碳水化合物形式轉化為能量。

在健康個體中，β細胞將激素的規律脈沖釋放到血流中。這些脈沖限制肝臟釋放葡萄糖的量，并促進身體組織吸收已釋放的葡萄糖。

然而，在具有高血糖或高血糖的人中，2型糖尿病的標志 - 過量的葡萄糖抑制β細胞的“時鐘”，控制胰島素脈沖節律，減少胰島素產生。

在新的研究中，McKenna和他的同事展示了如何施用葡萄糖受控脈沖促使胰島素的產量正常化。

受控葡萄糖脈沖重新啟動胰島素時鐘

首先，團隊創建了一個數學模型 - 雙振蕩器模型（DOM） - 模擬胰島細胞來進行實驗，胰島細胞是含有產生胰島素的β細胞的胰腺細胞。

DOM模型能預測葡萄糖到血液的脈沖，具有重新激活已經由于過量葡萄糖而停止的β細胞內的胰島素時鐘的潛力。

然后研究小組在去除了胰島的非糖尿病小鼠中測試了這一理論。

使用特殊設計的微流體裝置，研究人員注入不同濃度的葡萄糖溶液到小鼠胰島。

如所預期的，當施用濃度高，穩定的葡萄糖時，小鼠胰島中的胰島素時鐘失活。

然而，當葡萄糖的受控脈沖施加到胰島時，胰島素時鐘被重新啟動。此外，當葡萄糖溶液的流動跟隨模擬肝臟動作的反饋回路時，團隊發現再激活的胰島具有召集其他胰島并重新啟動其胰島素時鐘的能力。

研究人員發現并提出胰島素減少2型糖尿病發生的見解。

“本文演示了如何一起使用微流體和數學建模，獲得新激素分泌機制的見解，”研究合作者FSU神經科學和分子生物物理數學和程序部的理查德·伯特倫如是說。

作者說，重要的是他們的研究也可能提出2型糖尿病的新預防策略：

“在這里，我們用聯合建模和實驗方法證明，由葡萄糖升高引起的脈沖胰島素減少的損失可以通過振蕩葡萄糖刺激來恢復。

我們的結果對增強胰島素搏動，從而減輕2型糖尿病具有潛在的影響。

在未來的研究中，團隊計劃將微流體裝置應用于糖尿病小鼠的胰島，然后再研究來自健康人和具有糖尿病的人的胰島。

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