胰岛是机体最重要的血糖调控微器官。在高糖刺激下，胰岛细胞呈现周期性钙震荡-根据周期分为快速，慢速，及复合震荡模式。胰岛震荡信号的消失与糖尿病进程高度相关，因而其调控机制一直被广泛研究。
本研究首先结合微流控芯片与钙离子荧光显微镜成像，发现在同一胰岛中，空间上细胞激活顺序高度保守，时间上震荡周期高度可重复-说明震荡模式是胰岛稳定的内在性质。进一步我们构建了 alpha与beta细胞双色钙荧光蛋白标记转基因小鼠，发现在胰岛震荡中alpha与beta细胞呈现集体锁相，两类细胞交替激活，每类细胞内部高度同步。定量分析锁相规律与震荡模式发现alpha细胞等待固定时间（～20s），而alpha细胞的等待时间决定了震荡锁相模式。为了理解胰岛内alpha与beta细胞相互作用与震荡模式的关系，我们提出胰岛细胞震荡子数学模型。模型成功复现了实验结果的定量规律，并预测胰岛内两类细胞间多样的耦合强度诱发出快速，慢速及复合震荡多种活动模式。连续输入的多模式离散输出，使胰岛系统兼具鲁棒性及灵活性。
本研究系统的量化了alpha与beta细胞钙活动锁相规律，并建立胰岛多细胞数学模型理解不同震荡模式与细胞间相互作用的关系。该研究成果于2022年发表在Nature Communications上（doi:10.1038/s41467-022-31373-6）。定量生物学中心，北大清华生命联合中心，分子医学研究所的任惠霞，黎彦君，韩成盛和俞易同学为文章主要作者，汤超教授、陈良怡教授为通讯作者。
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