胰腺细胞纤毛摆动以控制胰岛素释放

长期以来，胰腺细胞上的微小毛发状结构一直被认为是静态传感器。现在，研究人员表示，它们移动并帮助调节胰岛素分泌。

杰ingHughes是圣路易斯华盛顿大学的内分泌学家，最近在实验室工作到很晚，对小鼠胰腺β细胞中的纤毛进行成像。这些纤毛是微小的毛发状细胞器，被认为是帮助胰腺控制血糖水平的静态传感器，但与它们摇摆不定、移动的纤毛相比，一般来说，不活动的纤毛的特征较差。因此，Hughes的目标是观察和记录这些“初级”纤毛在器官明确的细胞团(称为胰岛)中的分布。然后她看到其中一个人动了。

“起初我不相信，”休斯说。她解释说，她在显微镜下工作到很晚，所以“我以为我只是累了。这些东西不应该移动。”

我以为我只是累了。这些东西不应该移动。

出于好奇，Hughes及其同事在许多不同条件下对胰纤毛进行成像，一遍又一遍地观察相同的运动，该团队在《科学进展》(9月23日)上报告说。这项研究标志着科学家们首次提出胰腺纤毛——实际上是任何初级纤毛——可以由于结构内部产生的力而移动。休斯说，这种主动运动在调节胰岛素分泌方面也有重要作用。

休斯告诉科学家，这一发现震惊了科学界。该团队对细胞器的仔细检查表明，它们是初级纤毛和活动纤毛之间的混合体，具有两者的分子和结构方面，颠覆了长期以来纤毛的二元分类。“我们收到了审稿人的反对意见。...他们中的很多人向我们提出挑战，要求我们真正捍卫我们对这种混合纤毛的定义[通过询问]'你怎么知道这不是意外?'”她补充道。

没有参与这项研究的耶鲁大学生物学家RonOrbach承认也很惊讶。“你有苹果，你有橘子。这是两件不同的事情。但现在我们看到两者之间也有一些东西，”他说。

在深夜观察之后，Hughes及其同事通过对人类和小鼠胰岛中的初级纤毛进行成像来开始他们的研究。每个纤毛通常以称为“9+0”的特定排列方式组织，其中九对融合的微管形成一个空心圆柱体。然而，再次令科学家惊讶的是，胰腺细胞上的纤毛偏离了这种预期的排列方式，并具有八个外部微管双联体和一个中央微管双联体或单联体。

研究人员还使用免疫荧光显微镜观察活β细胞上的蛋白质。他们观察到纤毛含有运动蛋白，负责所谓的运动纤毛的主动运动，这种纤毛会摆动，只在肺、中耳和呼吸道中观察到。“这又是一个很大的惊喜。我们想也许我们会找到一两个[motorproteins]。我们实际上找到了一整群人，”休斯说。

当休斯和她的团队通过靶向基因删除敲除这些蛋白质时，β细胞纤毛的运动停止了。当研究小组将缺乏运动蛋白的β细胞暴露于大量葡萄糖以触发胰岛素分泌时，他们观察到该反应的关键步骤——钙流入——被延迟了。这向研究人员表明，运动蛋白对于纤毛的运动是必不可少的，并且这些细胞器并不是根据它们周围的液体流动而被动移动的。相反，他们正在研究一种以前未知的纤毛，这种纤毛不仅可以感知环境，还可以通过调节β细胞的功能对其做出反应。

尽管根据Orbach的说法，要揭示这种新型纤毛的结构排列如何调节其运动还有很多工作要做，但他说这项研究打开了许多新的大门。

休斯同样兴奋。她的团队目前专注于进一步证明纤毛在活体动物模型中运动功能的工作。“我认为，就像在每个领域一样，需要做大量的工作才能建立起证明或反驳教条的势头。...我希望很多同事能够联合起来，开始研究这个问题，”她说。