胰島素是人類和許多其他生物所必需的激素。它最著名的任務(wù)是調(diào)節(jié)糖代謝。它是如何完成這項(xiàng)工作的已經(jīng)很清楚了。對于胰島素產(chǎn)生細(xì)胞的活動(dòng)以及胰島素分泌是如何被控制的，我們所知甚少。

來自德國巴伐利亞州Julius-Maximilians-Universit (JMU) Würzburg生物中心的一個(gè)團(tuán)隊(duì)解答了關(guān)于這個(gè)問題的謎題，Jan Ache博士的研究小組使用了果蠅作為他們的研究對象。有趣的是，這種果蠅在進(jìn)食后也會(huì)分泌胰島素。然而，在果蠅中，這種激素不像人類那樣來自胰腺，而是由大腦中的神經(jīng)細(xì)胞釋放。

活動(dòng)果蠅的電生理測量  

JMU的研究小組發(fā)現(xiàn)，果蠅的身體活動(dòng)對其產(chǎn)生胰島素的細(xì)胞有很強(qiáng)的影響。這是研究人員第一次在行走和飛行時(shí)測量這些細(xì)胞的電生理活動(dòng)果蠅．

結(jié)果是:當(dāng)果蠅開始行走或飛行時(shí)，它的胰島素產(chǎn)生細(xì)胞立即受到抑制。當(dāng)它停止移動(dòng)時(shí)，細(xì)胞的活動(dòng)再次迅速增加，并迅速高于正常水平。

該論文的第一作者Sander Liessem博士說:“我們假設(shè)，在行走和飛行過程中，產(chǎn)生胰島素的細(xì)胞的低活性有助于提供糖，以滿足增加的能量需求。我們懷疑，運(yùn)動(dòng)后增加的活動(dòng)有助于補(bǔ)充果蠅的能量儲(chǔ)存，例如肌肉中的能量儲(chǔ)存。”

血糖在調(diào)節(jié)中不起作用  

JMU團(tuán)隊(duì)還能夠證明，胰島素產(chǎn)生細(xì)胞的快速、依賴行為的抑制是由神經(jīng)通路主動(dòng)控制的。“這在很大程度上與果蠅血液中糖濃度的變化無關(guān)”。

有機(jī)體以這種方式預(yù)測能量需求的增加，以防止血糖水平的極端波動(dòng)，這是很有意義的。

胰島素在進(jìn)化過程中幾乎沒有改變  

這些結(jié)果是否可以對人類做出結(jié)論呢?可能。

Jan Ache說:“盡管果蠅體內(nèi)胰島素的釋放是由不同的細(xì)胞介導(dǎo)的，但胰島素分子及其功能在進(jìn)化過程中幾乎沒有改變。”在過去的20年里，利用果蠅作為模式生物，已經(jīng)回答了許多基本問題，這些問題也有助于更好地理解人類的代謝缺陷和相關(guān)疾病，如糖尿病或肥胖癥。

胰島素少意味著長壽  

Sander Liessem告訴我們:“令人興奮的一點(diǎn)是，胰島素活性降低有助于健康衰老和長壽。”這已經(jīng)在果蠅、老鼠、人類和其他物種身上得到了證實(shí)。這同樣適用于積極的生活方式。“我們的研究顯示了一種可能的聯(lián)系，解釋了體育活動(dòng)如何通過神經(jīng)元信號(hào)通路對胰島素調(diào)節(jié)產(chǎn)生積極影響。”

研究的進(jìn)一步步驟  

接下來，Jan Ache的團(tuán)隊(duì)計(jì)劃研究哪些神經(jīng)遞質(zhì)和神經(jīng)元回路是導(dǎo)致果蠅胰島素產(chǎn)生細(xì)胞活動(dòng)變化的原因。這可能會(huì)是一個(gè)挑戰(zhàn):過多的信使物質(zhì)和激素參與神經(jīng)調(diào)節(jié)過程，個(gè)別物質(zhì)在組合時(shí)可能具有相反或互補(bǔ)的作用。

該小組目前正在分析產(chǎn)生胰島素的細(xì)胞處理外界輸入的多種方式。他們還在研究其他可能影響這些細(xì)胞活動(dòng)的因素，例如蒼蠅的年齡或它們的營養(yǎng)狀況。

“與此同時(shí)，我們正在研究神經(jīng)元對行走和飛行行為的控制，”Jan Ache解釋說。他說，他的團(tuán)隊(duì)的長期目標(biāo)是把這兩個(gè)研究問題結(jié)合起來:大腦如何控制行走和其他行為，神經(jīng)系統(tǒng)如何確保能量平衡得到相應(yīng)的調(diào)節(jié)?

文章標(biāo)題

Behavioural state-dependent modulation of insulin-producing cells in Drosophila.