近年來(lái)，糖尿病的發(fā)病率迅猛增加，已成為危害人類(lèi)健康的主要殺手。糖尿病主要的病理生理學(xué)特征是胰島β細胞數量減少和功能障礙，因此，β細胞再生是糖尿病治療領(lǐng)域的前沿和焦點(diǎn)，其研究進(jìn)展或將為糖尿病防治帶來(lái)革命性的突破。本文對此進(jìn)行簡(jiǎn)要介紹。

　　一、β細胞生長(cháng)發(fā)育

　　胰腺由內、外分泌部組成。外分泌部包括腺泡細胞和導管細胞，內分泌部則主要由胰島和外分泌部中的內分泌細胞構成。胰島細胞包括5種類(lèi)型：a、β、d、PP和e細胞，其中β細胞占70-80%。胰島的基本結構是以β細胞為核心，a和d細胞圍繞其周?chē)鷺嫵煞沁B續性框架。新生兒階段，每天約有18-20%的β細胞復制增值，但成年后，β細胞復制比例不足1%。

　　二、β細胞再生

　　既往認為，成熟β細胞是不能分化的終末期細胞，最近的研究則發(fā)現，成熟β細胞有著(zhù)強大的自我更新能力。截至目前，β細胞再生理論包括：成熟β細胞增生、新生(胰島祖細胞分化為β細胞)和細胞分化(胰腺內非β細胞轉化為β細胞)。

　　1.增生

　　增生是指成熟β細胞通過(guò)分裂而獲得的數量增多。代謝需求的增加如肥胖、妊娠，以及胰腺損傷，均可使成熟β細胞擁有顯著(zhù)的增生能力。肝細胞生長(cháng)因子、內皮生長(cháng)因子(EGF)、細胞素等循環(huán)因子，亦能刺激β細胞增生和分泌胰島素。此外，GLP-1及其類(lèi)似物，可誘導糖尿病及肥胖患者β細胞增殖和改善糖耐量異常。當EGF與GLP-1聯(lián)用時(shí)，胃泌素則具有促β細胞增生作用。除了生長(cháng)因子和激素，小分子化合物亦可誘導β細胞增生。

　　2.新生

　　新生在β細胞再生中的作用尚存爭議。Teta等采用譜系示蹤技術(shù)發(fā)現，胰島祖細胞不能促進(jìn)β細胞團體積的增大，即使在急性胰腺損傷的狀態(tài)下，β細胞團擴張系其內部成熟β細胞增生所致。

　　但多項研究得到了相反的結果。Xu等發(fā)現，當胰腺腺泡細胞和β細胞同時(shí)被Pdx1啟動(dòng)子所表達的白喉毒素滅活，或在導管結扎/胰腺部分切除狀態(tài)下，導管細胞可衍化出約60%的新生腺泡細胞和β細胞。在小鼠，胰島新生相關(guān)蛋白肽能誘導β細胞新生并逆轉鏈脲霉素(STZ)誘導的糖尿病。此外，一項胰腺尸檢研究發(fā)現，妊娠期β細胞體積相對增大、小島比例增加、導管內具有胰島素分泌能力的細胞增多，提示妊娠期存在β細胞新生。

　　3.細胞分化

　　細胞分化系指某一譜系的已分化細胞轉化為另一譜系細胞的過(guò)程。研究發(fā)現，胰腺?lài)乐負p傷時(shí)a細胞可轉化為β細胞。Thorel等通過(guò)選擇性表達大鼠胰島素啟動(dòng)子下游的白喉毒素受體，發(fā)現隨著(zhù)99%β細胞的消融，a細胞進(jìn)入“雙激素”(同時(shí)表達胰島素和胰高血糖素)狀態(tài)并進(jìn)一步發(fā)展為單一胰島素分泌細胞，表明β細胞再生可源于非β細胞，同時(shí)提示a細胞在β細胞團的損傷修復中發(fā)揮重要作用。此外，還有學(xué)者制備出了具有β細胞遺傳表型的基因重組a細胞。a細胞特異性Men1敲除小鼠，其a細胞可轉化為β細胞。轉基因表達Pdx1的Ngn3陽(yáng)性a細胞，以及表達Pax4的a細胞，亦可啟動(dòng)a細胞向β細胞的轉化過(guò)程，并能逆轉化學(xué)藥物構建的糖尿病。以小分子藥物(如GW8510)誘導a細胞轉化為β細胞的嘗試亦獲得了成功。

　　腺泡細胞亦有可能轉化為β樣細胞。例如，以表皮生長(cháng)因子和白血病抑制因子干預可使原代培養腺泡細胞獲得內分泌活性。同時(shí)表達生長(cháng)發(fā)育過(guò)程中所需的三個(gè)關(guān)鍵轉錄因子，Pdx1、Ngn3和MafA，可誘導腺泡細胞向β細胞的轉化并緩解STZ大鼠的高血糖。然而，細胞分化在臨床應用中的價(jià)值仍需進(jìn)一步論證。

　　三、β細胞替代治療

　　由于供體來(lái)源和免疫排斥兩方面的原因，人類(lèi)胰島移植難以大規模推廣，尋找新的潛在的β細胞來(lái)源成為人們努力的目標。利用多能胚胎干細胞(ESCs)、成熟非胰腺細胞和誘導性多能干細胞(iPSCs)進(jìn)行體外分化和β細胞擴增，以獲得大量可用于移植的β細胞成為一個(gè)引人注目的臨床治療策略和研究熱點(diǎn)。

　　1.由ESCs分化產(chǎn)生β細胞

　　2001年，Lumelsky等首先報道由小鼠ESCs獲得了β細胞，其關(guān)鍵步驟包括將胚樣小體(EBs)沿無(wú)血清培養基(SFM)表面平鋪生長(cháng)，補充尼克酰胺和B27培養基以利于β細胞生成。Assady等發(fā)現，在貼壁生長(cháng)和EBs存在兩個(gè)條件下，體外培養的人ESCs能自發(fā)分化并形成類(lèi)β細胞，但因胰島素分泌能力較弱，該細胞尚不能稱(chēng)為嚴格意義上的β細胞。2006年，D￠Amour等開(kāi)發(fā)了一種生產(chǎn)β細胞的新技術(shù)。他們使用內分泌前體細胞，而不是EBs，誘導人ESCs經(jīng)過(guò)定型內胚層、內臟內胚層、胰腺前體細胞和胰腺內分泌細胞等階段，模擬胰腺生成。目前大多數ESCs分化為β細胞的技術(shù)流程均涉及生長(cháng)發(fā)育信號通路，如Wnt/轉化生長(cháng)因子β等。新近，Pagliuca等通過(guò)聯(lián)合調控人ESCs多個(gè)信號通路，以三維細胞培養系統實(shí)現了大規模功能性β細胞生產(chǎn)。

　　2.以iPSCs分化形成β細胞

　　iPSCs是指以誘導手段強迫轉錄因子異位表達，使高度分化的體細胞重編程為一種新型多能干細胞。研究表明，通過(guò)逆轉錄病毒將Oct4、Sox2、c-Myc和Klf4導入無(wú)SFM培養生長(cháng)的人皮膚成纖維細胞，所獲取的iPSCs，可誘導分化為類(lèi)β細胞。Thatava等在無(wú)飼養層細胞條件下以胰腺內胚層誘導劑indolactamV聯(lián)合GLP-1誘導人iPSCs分化為內分泌細胞。Alipio等通過(guò)iPSCs移植逆轉了糖尿病大鼠的病情。Maehr等進(jìn)一步以Oct4、Sox2和Klf4三種轉錄因子，建立了1型糖尿病患者特異性的iPSCs，盡管分化效率不盡人意，但這使iPSCs治療人類(lèi)糖尿病成為可能。

　　3.以非胰腺細胞分化形成β細胞

　　胰島內分泌細胞亦可來(lái)自組織特異性成體干細胞的橫向分化。間充質(zhì)干細胞是一種具有高度增殖和多向分化潛能的多能干細胞。以β-巰基乙醇、尼克酰胺和GLP-1聯(lián)合干預人脂肪組織可誘導其分化為具有典型內分泌細胞形態(tài)并有多種胰島生長(cháng)發(fā)育基因/轉錄因子表達的胰島細胞。Gabr等使2型糖尿病患者骨髓干細胞在不依賴(lài)基因調控的情況下分化為胰島素分泌細胞，移植入糖尿病大鼠可糾正其高血糖狀態(tài)。其它類(lèi)型成體干細胞向功能性胰島細胞體外誘導分化的報道亦很多，但有些在體外培養條件下制備的細胞缺乏胰島細胞正常生長(cháng)發(fā)育所需的必要信號，并導致獲得的細胞存在部分功能缺失。

　　四、展望

　　修復患者的胰島β細胞數量和功能是糖尿病治療的根本途徑，其中β細胞再生是極具潛在應用價(jià)值的研究方向。由于干細胞來(lái)源和體外誘導分化方案等亟待解決的技術(shù)難題，使其邁向臨床仍面臨巨大挑戰。胰島細胞體內再生理論上是更為理想的治療策略，但因胰島細胞再生的內在規律和調節機制尚未完全闡明，其臨床應用前景同樣需要進(jìn)一步觀(guān)察和考證。相信隨著(zhù)干細胞生物學(xué)的發(fā)展，胰島細胞再生和替代治療終將應用于臨床，從而為糖尿病患者帶來(lái)全新的治療手段甚至治愈的希望。