第68届美国糖尿病学会（ADA）年会于2008年6月6日-10日在美国旧金山举行，本文就大会中有关胰岛β细胞研究的相关进展报道如下。

    一、胰岛细胞生物学的研究进展

    转录因子FoxO1除了参与调节胰岛素在靶组织的代谢效应外，还可能在胰岛β细胞发育和分化中发挥作用。Kitamura等报道，PDX-1启动子控制的活性FoxO1表达的转基因小鼠表现为严重的胰腺腺泡细胞发育不全、导管样结构明显增多及胰岛结构异常，类似Notch1转基因小鼠的表型特征，支持作者既往提出的“FoxO1与Notch1共同调控细胞分化过程”的结论。除了在成熟β细胞表达外，FoxO1在极少数的胰腺导管细胞中表达，故推测这类胰腺导管细胞可能是成年胰腺内分泌前体细胞。条件性敲除胰腺前体细胞中的FoxO1，使邻近导管的β细胞出现选择性增加；分离并建立多个FoxO1阳性的导管细胞克隆，其在体外长时间培养可转化为产生胰升血糖素的胰腺内分泌样细胞。上述结果表明，FoxO1在胰腺细胞分化和细胞类型定向发育中起重要作用，FoxO1阳性细胞可能是成年胰腺内分泌前体细胞。Al-Masri等报道，FoxO1基因在第8~21周胎儿胰腺组织中持续表达。免疫染色显示，第8周时导管上皮细胞和新形成的单个内分泌细胞的细胞核中FoxO1高表达；在早、中、晚各个发育时期的胰腺中，细胞角蛋白19（CK19）、胰岛素及胰升血糖素阳性的大部分细胞的细胞核FoxO1染色同时为阳性，FoxO1还与调控β细胞发育的关键转录因子PDX-1、Ngn3和Isl-1共表达；FoxO1在Ki-67（增殖标志物）阳性细胞中的表达方式呈发育早期的高水平和随后的明显降低。离体实验显示，CK19阳性细胞在含有胰岛素的培养基中培养，可使细胞核FoxO1清除呈剂量依赖性增加；24小时胰岛素处理使C肽阳性的β细胞胞浆FoxO1易位明显升高，免疫染色分析可见β细胞中胰岛素介导的细胞核FoxO1清除可被PI3K信号传导的阻滞剂Wortmannin显著抑制；不同浓度的葡萄糖孵育却不影响胎儿胰岛上皮细胞中FoxO1在亚细胞结构上的分布。上述结果表明，FoxO1在人类胰腺发生过程中起重要作用，可能包括调节细胞增殖和分化，胰岛素通过PI3K信号传导通路对FoxO1活性起主要的调节作用。

    Ohsugi等发现ob/ob和KK-Ay小鼠的代偿性β细胞增生与胰岛中胰岛素受体底物-2（IRS-2）mRNA和蛋白水平升高有关。在低周龄db/db小鼠中，可见胰岛增生，且胰岛IRS-2 mRNA和蛋白水平升高；18周龄以后，不再出现代偿性β细胞增生和胰岛IRS-2 增加。离体实验和体内高胰岛素正糖钳夹实验显示，胰岛素不能改变胰岛IRS-2表达水平。相反，葡萄糖处理可使离体胰岛IRS-2表达显著升高，小鼠过夜禁食后再喂食3~6小时也可引起胰岛IRS-2表达水平升高。葡萄糖促进IRS-2表达可能由转录因子CREB激活所介导，而葡萄糖对CREB的激活又由钙调蛋白依赖性激酶所介导。因此，葡萄糖是胰岛素抵抗时导致胰岛IRS-2水平升高从而引起胰岛增生的一个生理性刺激物。此外，低周龄db/db小鼠胰岛CREB磷酸化升高，而18周龄以上的肥胖小鼠胰岛CREB磷酸化升高也不再出现。上述结果提示，葡萄糖CREBIRS-2通路在β细胞增生中起重要作用，该通路功能障碍可导致β细胞代偿性增生不足，从而引起糖尿病的发生。

    近期的分子遗传学研究显示，转录因子TCF7L2基因的某些变异在多个种族人群中与2型糖尿病的易感性显著相关，但这类变异导致糖尿病发生风险增加的分子机制尚未阐明。Shang等的研究显示，在BTBR-ob、KK-Ay、db/db、ob/ob等多种糖尿病和肥胖小鼠模型中，胰岛中TCF7L2 基因表达减少或缺乏，提示TCF7L2表达异常可能引起β细胞功能衰竭的易感性增加。采用RNA干扰（siRNA）技术将INS-1 832/13胰岛素瘤细胞系的TCF7L2敲低，可导致胰岛素分泌减少，且减少的幅度与敲低的效率密切相关。在糖尿病动物的胰岛中，PIK3CA（PI3K的p110亚单位）与TCF7L2之间的表达水平高度相关，提示胰岛素信号传导通路的重要分子PIK3CA在胰岛中可能受Wnt/TCF7L2通路的转录调控。上述结果表明，TCF7L2直接参与胰岛β细胞总量及其功能的调节。

    硫氧还原相互作用蛋白（TXNIP）是一种与细胞氧化还原状态有关的蛋白。既往研究显示，在离体胰岛和β细胞系中，葡萄糖可显著诱导TXNIP的表达；在多种糖尿病小鼠模型中，其表达水平也升高；TXNIP还可诱发β细胞凋亡。Chen等利用TXNIP缺失（无义突变）的HcB-19小鼠进行研究，发现其β细胞总量比对照小鼠明显升高，β细胞总量升高是由于胰岛大小的增大而不是胰岛数量的增多所致。HcB-19小鼠葡萄糖耐量和胰岛素敏感性正常甚至更好，空腹和随机血糖也较对照小鼠明显减低。Masson等的研究显示，未经链脲佐菌素（STZ）处理的HcB-19小鼠的血糖较对照小鼠低，注射STZ后不发生高血糖，需要第二次注射STZ后方可出现糖尿病。未经处理的HcB-19小鼠的β细胞凋亡低于对照小鼠，而血胰岛素水平、胰腺胰岛素总含量及β细胞总量则高于对照小鼠；在第一次STZ注射后，上述三个指标虽然有所降低，但仍显著高于STZ处理的对照小鼠，只有在重复注射后才能达到与对照小鼠相似的水平；HcB-19小鼠离体胰岛细胞在STZ处理后的凋亡率比对照胰岛细胞低2~3倍。上述结果提示，抑制TXNIP可能是防止β细胞总量丧失和（或）促进β细胞总量增加的一种有效的新途径。

    髓样细胞白血病-1（Mcl-1）是一种新发现的抗凋亡分子，可调控B和T淋巴细胞的存活和增殖。Liu等采用Cre-loxP策略建立胰腺特异性Mcl-1基因敲除小鼠，研究Mcl-1对β细胞的影响。结果显示：5月龄的杂合子Mcl-1敲除小鼠表现为葡萄糖耐量受损，血中胰岛素和C-肽水平明显下降，而血中胰升血糖素水平无明显变化；免疫组化和Western印迹分析可见，杂合子或纯合子基因敲除小鼠胰岛中caspase-3激活增加，提示仅敲除Mcl-1的一个等位基因即足以引发胰岛β细胞凋亡；用肿瘤坏死因子-α（TNF-α）处理杂合子Mcl-1基因敲除小鼠的离体胰岛，出现caspase-3激活增加的趋势，提示Mcl-1水平降低使小鼠更易发生TNF-α诱导的胰岛细胞凋亡。上述结果表明，抗凋亡蛋白Mcl-1在维持胰岛β细胞存活和血糖稳态中发挥重要作用，可能是防止β细胞死亡的一个潜在的治疗靶点。

    Davis等发现胆囊收缩素（CCK）mRNA在ob/ob肥胖小鼠胰岛中表达明显增加。ob/ob小鼠因胰岛素抵抗而出现代偿性β细胞总量增加，故研究者假设CCK在β细胞增殖中可能发挥作用。为了验证该假设，作者构建表达前CCK原cDNA的腺病毒 (AdCMVCCK)，并转染离体人类胰岛。结果显示：AdCMV-CCK处理可使胰岛3H脱氧胸苷掺入明显增加，胰岛素与BrdU共染色证实BrdU掺入β细胞明显增加，流式细胞仪分析发现β细胞G0/G1期较对照组下降7.3%、S期上升147.3%、G2/M期上升32.6%。AdCMV-CCK处理对葡萄糖刺激的胰岛素分泌反应未见显著影响。实时RT-PCR显示，AdCMV-CCK处理可使细胞周期蛋白A2、B1、B2、E1及E2 mRNA水平明显升高，并使细胞周期蛋白依赖性激酶 (cdk)-1和cdk-2 mRNA水平显著升高，但对细胞周期蛋白D1、D2、D3以及cdk4和cdk6 mRNA水平无影响。以上结果表明，过表达CCK可促进人类胰岛中β细胞的增殖。

    小鼠β细胞含有cdk-4，但缺乏cdk-6；而人类β细胞表达丰富的cdk-6，但缺乏cdk-4。Cdk-4是维持正常小鼠β细胞发育和功能所必需的，但cdk-6在人类胰岛中的功能尚不清楚。Fiaschi-Taesch等报道，在离体实验中，cdk-6单独转染或与细胞周期蛋白D1联合转染可增加人类β细胞增殖，并促进视网膜母细胞瘤蛋白（pRb）的磷酸化，提示cdk-6可能通过增加pRb的磷酸化而促进人类β细胞的细胞周期进程。在体实验显示，给予STZ诱发糖尿病的重度联合免疫缺陷病（SCID）小鼠移植了未转染或转染对照物LacZ的人类胰岛1500 IE 6周后血糖仅有轻微下降，而移植了联合转染cdk-6和细胞周期蛋白 D1的人类胰岛1500 IE则血糖显著降低，达到了移植人类胰岛4000 IE的显著降糖水平。上述结果提示，cdk-6对人类β细胞周期进程和pRb磷酸化是一个强有力的激动剂，过表达cdk-6和细胞周期蛋白 D1可改善人类胰岛移植物的存活和功能。因此，激活cdk-6对β细胞再生可能具有治疗学益处。

    Minh等收集了来自尸检的6例妊娠妇女和9例非妊娠妇女的胰腺标本，两组间的年龄和孕前体重指数相匹配，且均为非糖尿病患者。组织学研究显示，与非妊娠妇女相比，妊娠妇女的胰岛大小未见增大，而小胰岛可见明显增多；β细胞总面积明显增加，且与孕周呈正相关，在孕期20~40周时增加3倍，但β细胞大小却没有变化，提示β细胞面积增加是由于β细胞数量增加所致；妊娠妇女β细胞复制（即胰岛素与Ki-67共染色的细胞）不增加，且极为罕见，而胰腺导管中胰岛素阳性细胞比例却显著增加。因此，与啮齿类动物不同，妊娠妇女β细胞数量增加可能不是通过β细胞复制，而是通过胰岛新生来实现的。

二、 胰岛移植的研究进展

    Wilson等构建了一种融合蛋白，其中含有一个N-末端的线粒体定位序列、DNA转葡萄糖基酶/激活蛋白(AP)裂解酶、用于蛋白转导的来自人类免疫缺陷病毒（HIV）的TAT序列。离体实验显示，这类融合蛋白可显著保护β细胞系INS-1E和原代β细胞免受四氧咪啶的毒性作用。给大鼠腹腔注射该融合蛋白时，很快被胰岛所摄取，且定位于线粒体。注射后次日行胰岛分离，计数胰岛当量（IE），并采用溴乙锭和吖啶橙双染色技术检测胰岛细胞活力。研究结果提示，无论在正常大鼠或脑死亡大鼠中，这类融合蛋白处理不仅可提高胰岛分离的产量，而且可提高分离胰岛的活力。

    在同种异体移植物的免疫排斥过程中，共刺激分子对于抗原的免疫反应的启动和终止均发挥重要作用，可能有助于抑制移植物的破坏过程。B7-H4是共刺激分子B7-CD28家族的一员，并且对T细胞仅有负性调节作用。Wang等利用表达小鼠B7-H4 cDNA的重组腺病毒 (AdB7-H4) 转染新鲜分离的小鼠胰岛，转染后葡萄糖刺激的胰岛素分泌未见减少。将转染AdB7-H4的胰岛移植到STZ糖尿病小鼠体内，可使其维持血糖正常的时间明显延长。移植后30天进行的腹腔注射葡萄糖耐量试验显示，血糖和胰岛素分泌水平与正常对照组相似；混合淋巴细胞反应分析显示，移植后动物的脾细胞和局部引流淋巴结细胞对同种异体抗原刺激的反应性明显降低。

    免疫排斥反应、免疫抑制剂的毒性、肝脏的不利环境、自身免疫复发等因素可能是导致胰岛移植物无法长期存活的原因。Mineo等将43名接受同种异体胰岛移植的1型糖尿病患者根据随访中自身抗体GAD65和IA2水平变化分为阴性组（14例）、阴性转阳性组（8例）及持续阳性组（17例），另有4例缺少相关资料。随访结果显示，移植物功能异常（需要重新胰岛素治疗以控制血糖）的Kaplan-Meier曲线在三组中未见显著差别，而移植物功能丧失（C-肽阴性）的曲线仅在首次移植后3年时达到了显著性差别，阴性转阳性组出现移植物功能丧失比阴性组和持续阳性组更多、更早。上述结果提示，尽管胰岛移植患者术后均接受了免疫抑制治疗，但自身抗体在移植后可持续阳性甚至由阴性转阳性，自身免疫复发可能使总体的移植物长期存活率降低。

    采用西罗莫司和小剂量的他克莫司被认为是Edmonton方案取得成功的原因，但西罗莫司有许多副作用，可能使患者无法耐受，故常需更换免疫抑制方案。Koh等对34例因副作用而将西罗莫司加小剂量他克莫司方案更换为他克莫司加麦考酚酯方案的患者进行随访，以研究免疫抑制方案更换对副作用和移植物功能的影响。结果显示，方案更换后外周水肿、胃肠道症状、疲劳、蛋白尿或肾功能下降、消化道溃疡、女性患者卵巢囊肿或月经异常等均明显改善，但方案更换前后胰岛素用量和C肽/葡萄糖比值均无明显变化。上述结果表明，免疫抑制方案更换为他克莫司加麦考酚酯后副作用减少，耐受性提高，且移植物功能未见显著改变。