摘要：胰岛β细胞功能修复和细胞再生是治疗糖尿病和高血糖症的重要手段之一。但是目前人胰岛β细胞的增殖在体内较难实现。为了更好地理解β细胞再生的正负调控机制，动物模型尤其是斑马鱼成为了我们研究β细胞再生机制的重要材料。美国范德堡大学WenbiaoChen团队就当前利用斑马鱼研究β细胞再生的研究进展作一简单综述，以飨读者。
虽然胰岛素、胰岛素增敏剂、葡萄糖重吸收抑制剂等药物已经用于糖尿病等的治疗，但疗效并不理想且还会引起副作用。而恢复患者β细胞群功能被认为才是治愈I型和II型糖尿病的“康庄大道”。然而遗体捐献最终止于免疫排斥，而胚胎干细胞或者诱导多能干细胞体外诱导的方法虽然是“乱花渐欲迷人眼”，但大家兜兜转转许多年，最后拿到的β样细胞仍然无法与供体提供的β细胞相提并论（上帝：我的作品岂是这么好模仿的，愚蠢的人类）。于是人们调整了策略，把β细胞诱导再生的过程放到了体内环境，效果却有了惊人的提升。
体内β细胞再生涉及三方面的生物学机制，即：一、增殖，β细胞通过细胞分裂实现数量的增多，主要发生在晚期原肠胚到个体成年阶段，是β细胞在体内发生最主要的生物学机制，不过随着个体逐渐衰老，β细胞增殖能力消耗殆尽，据说这与细胞DNA甲基化水平增加有密切关系；二、祖/前体细胞分化，在整个发育阶段和成年个体中均有发生；三、转分化，可在某些极端条件如β细胞严重缺失或受一些药物刺激等情况下，由胰内分泌细胞、肝脏细胞或肠内分泌细胞等发生转分化产生β细胞。上述这些发现来自于噬齿类动物的研究，而成人的β细胞增殖能力却并不强，在青年期达到增殖能力的高峰后，人的胰岛细胞团基本就保持稳定了。虽然有证据表明成人胰岛在面对胰岛素抵抗时具备一定的可塑性，但为什么会如此，又是通过哪些调控网络来刺激细胞增殖能力的，均不清楚。
斑马鱼作为模式生物的优点包括强大的生殖能力、卵生带来的基因编辑易操作性、转基因或突变株制备成本低廉、胚胎易观察易筛选、快速的生长发育节约研究时间等方面。斑马鱼的胰脏是具备强大再生能力的。下图展示了斑马鱼β细胞再生过程中涉及到上述三种生物学机制的信号通路和转录因子（图中的参考文献还请大家有兴趣查阅原文）。
从发育角度来说，斑马鱼的胰脏和哺乳动物一样，来自表达pdx1的前肠内胚层背侧芽和腹侧芽。受精后18小时，背侧芽细胞开始分化出内分泌细胞，受精后24小时，这些分散的内分泌细胞开始聚集形成主胰岛。这些细胞是不分裂的，功能也并不成熟。到受精后40小时开始，腹侧芽的细胞开始分化出内分泌细胞。主胰岛头部开始形成并产生腺泡和导管细胞。发育到第2至第5天的时候，主胰岛随着来自“受成纤维生长因子应答的胰腺外管”(FGF-responsiveextrapancreaticduct)的内分泌细胞的增殖而进一步增长。发育至5天以后，胰腺Notch应答细胞分化形成次级胰岛和胰腺尾部。β细胞的增殖就发生在这个时候。
通过对β细胞分化发育的了解，β细胞的生理刺激包括胰岛素信号通路、营养和肠道微生物这三个方面。
胰岛素信号通路的缺失是可以增加β细胞的数量和提高葡萄糖稳态控制的功能。目前已经得到证实的案例包括将insra和insrb这两种胰岛素受体功能失活、过表达IRS2、AKT2抑制剂处理，均可令胚胎斑马鱼在受精后24小时就出现大量的β细胞。另外在骨骼肌组织中阻断胰岛素信号通路，同样可以提高β细胞的数目。
β细胞对营养是很敏感的，有两例报道显示，将幼年斑马鱼（发育6或18天）放在5%新鲜鸡蛋黄中培养8小时后，β细胞数量大幅增加，但这并不是增殖带来的结果，而是由那些前体/祖细胞分化实现的。类似的，高能量喂养条件下发育第15天的斑马鱼幼鱼的次级胰岛要比低能量喂养条件下的幼鱼大的多。而禁食或者雷帕霉素处理可以阻滞β细胞的分化。这个结果好像提示我们成年人如何要获得更多的β细胞得吃好喝好营养好，胖子们看到这个狂吃不胖的理由估计要喜极而泣了。但在此先声明人β细胞受高能量过营养条件刺激促进增殖分化的研究暂时没有（该忌口节食的还得继续坚持哦）。
近来又有一些研究证明肠道菌群可以分泌一种叫β细胞扩增因子A(β-CellExpansionFactorA,BefA)的蛋白。如果把斑马鱼肠道里的细菌用抗生素处理过后，发现斑马鱼的β细胞会少很多。反过来在培养液中补充BefA重组蛋白，可以通过促进细胞增殖来提高幼鱼的β细胞数量。
人们通过对发育2.5天到5天这个阶段的幼鱼进行超过多种化学物质的筛选，鉴定到一些小分子药物可以通过化学刺激促进β细胞再生，包括双硫仑(Disulfiram,DSF)、霉酚酸(mycophenolicacid,MPA)，还有一些是NF-κB、Notch、CDK5、葡萄糖通路、血清素、维甲酸的抑制剂等。其中CDK5抑制剂促进β细胞再生在小鼠以及人诱导多能干细胞中也得到了证实。
最后一种策略是反其道而行之，破坏胰岛来诱导β细胞再生。这里涉及到的基因很多，像Sox9b如果发生突变，破坏胰岛的方法就不可行，因为Sox9b在发育过程中对Notch应答细胞和中央棘突细胞的形成发挥重要作用。还有甲基转移酶DNMT1的突变反而可以促进破坏后诱导的β细胞再生。这和前文中提到的DNA甲基化增加令β细胞再生能力消耗殆尽的现象不谋而合。此外，破坏β细胞后，可以促使胰岛中其他细胞向β细胞转分化，这里Igfbp1介导的IGF信号通路发挥了重要作用。目前用化学手段破坏β细胞是一个不错的选择，比如甲哨唑。除此之外，还有乙基酰胺基腺苷(5′-N-ethylcarboxamidoadenosine,NECA)、BX和PIAA，后两者是针对TBK1/IKKε信号通路的特效抑制剂。
总之，体内β细胞再生在治疗I/II型糖尿病方面还是很有潜力的。人们对斑马鱼进行药物筛选以期获得更多小分子化合物有效地刺激β细胞再生。当然斑马鱼离人还有一段距离要走，当下我们通过斑马鱼把β细胞发育、分化和再生的调控网络与信号通路了解清楚，相信在不远的将来，β细胞的临床治疗会不约而至。
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