胰臟內分泌及外分泌組織共存的重要性

Posted on 2016/09/02 in 動物組織器官, 新知, 生命科學, 科技報導, 組織與生理 with 尚無留言 5,235 views

胰臟內分泌及外分泌組織共存的重要性(The essential coexistence between endocrine and exocrine tissue in pancreas)
國立臺灣大學生命科學系范姜文榮編譯/國立臺灣師範大學生命科學系李冠群教授責任編輯

編譯來源：発生段階で膵臓の外分泌組織を欠くマウスは、糖尿病になる
～機能的膵島作製における外分泌組織との共存の重要性～

胰臟為一內分泌及外分泌組織共存器官，內分泌組織釋放糖類代謝調節激素-胰島素(insulin)和升糖素（glucagon）至血液，外分泌組織釋放含有多種消化酵素的胰液至腸道。過去發生學研究，雖瞭解胰臟在發育時期，會形成如樹枝狀分叉的胰管(pancreatic duct)，其尖端部分形成外分泌組織時，枝幹部分幾乎同時形成內分泌組織(圖1)，但兩者交互關係不甚瞭解。

圖片來源 : http://www.jst.go.jp/pr/announce/20160218/index.html

日本京都大學的研究團隊希望能藉由多能性幹細胞(iPS cells)製作機能正常的胰島細胞(內分泌組織)，應用於糖尿病(diabetes)治療；並提出若想製作機能較佳的胰島細胞，需在發育過程同時製作外分泌細胞的假說。

為驗證該假說，該研究團隊製作胰臟外分泌組織極少的基改小鼠，以研究對胰臟內分泌細胞形成所產生的影響。蛋白質Pdx1是胰臟發育的必要轉錄因子，研究團隊製作Pdx1基因剔除小鼠，該鼠僅在合成彈性蛋白酶(elastase)的胰臟外分泌細胞基因Pdx1表現上受到抑制。該基因剔除小鼠子代，在出生後前幾天與基因Pdx1表現正常小鼠並無明顯差別，但7天後出現體型及胰臟較小的現象。且胰臟外分泌組織的腺泡細胞(acinar cell)較正常小鼠小、細胞質顆粒也較少，顯示外分泌組織產生變化。

接著分析胰臟外分泌組織發育障礙對內分泌組織機能所產生的影響。結果發現空腹的Pdx1基因剔除小鼠出現輕度的高血糖症狀；在出生後28天的腹腔內葡萄糖負荷試驗，血糖值未正常下降；在葡萄糖注射後15分鐘的血漿，負責調降血糖的胰島素濃度低，顯現血糖恆定維持機制受阻，具糖尿病症狀。

最後，為解析Pdx1基因剔除小鼠出現糖尿病原因，觀察其胚胎期胰臟形成過程，發現外觀雖與控制組無顯著差異，但從14.5天開始，原本正常情況下發育為內分泌組織的胰管分支細胞發生細胞凋亡(apoptosis)，造成內分泌細胞比率低，無法正常地進行內分泌組織的分化。以上結果證實在胰臟發育過程，內分泌細胞的分化受到外分泌細胞所分泌某種物質的影響。

若比較出生後小鼠，Pdx1基因剔除小鼠的內分泌組織-胰島較小；在出生後1天，也未觀察到分泌胰島素的成熟β細胞；出生後細胞增殖活性低。Pdx1基因剔除小鼠出生後28天，成熟指標雖與控制組一樣達到相同程度，但是，α細胞卻出現於胰島內部，正常小鼠的α細胞乃是排列在胰島外圍產生升糖素(glucagon)，顯示Pdx1基因剔除小鼠的胰島構造出現異常。

該研究團隊認為，藉由多能性幹細胞開發糖尿病治療法時，宜同時製作內分泌及外分泌組織的胰臟，以避免內分泌細胞的分化或成熟受到阻礙。該研究成果於2016年2月刊載科學期刊「Scientific Reports」。

名詞解釋