胰岛设计原则：葡萄糖依赖的激素脉冲协调
摘要：胰岛是参与葡萄糖稳态的功能单位。该多细胞系统由3种主要的细胞类型组成；贝塔细胞和阿尔法细胞通过产生胰岛素和胰高血糖素脉冲来相应地降低和增加血糖，而 δ 细胞的作用尚不清楚。虽然人们对它们的空间组织和它们之间的旁分泌/自分泌相互作用进行了广泛研究，但设计原则的功能意义仍然缺乏。在这项研究中，我们制定了一个数学模型，集成了激素分泌的脉动性和胰岛细胞之间的相互作用和组织，并研究了不同细胞组成和组织对小鼠和人体胰岛的影响。两个物种的共同特点是，在低和高葡萄糖条件下，胰岛细胞产生同步的激素脉冲，而在正常葡萄糖条件下，它们产生异步的激素脉冲。然而，在低葡萄糖条件下，拥有更多阿尔法细胞的人体胰岛比较强调胰岛素和胰高血糖素脉冲的同步协调。当选择性地去除贝塔细胞以模拟糖尿病条件时，胰岛素和胰高血糖素脉冲的反同步性在高葡萄糖条件下恶化，但考虑到剩余细胞的再聚集，可以部分恢复。最后，第三种细胞类型， δ 细胞，在多细胞系统中引入了额外的复杂性，防止了激素脉冲的过度同步。我们的计算研究表明，可控的同步是胰岛的设计原则。
作者：Danh-Tai Hoang and Manami Hara and Junghyo Jo
论文ID：1512.08305
分类：Tissues and Organs
分类简称：q-bio.TO
提交时间：2016-07-20