血糖稳态对于维持人体正常代谢至关重要，而胰腺中的胰岛则是调节血糖的核心功能单元。在每个胰岛内部，不同类型的细胞通过紧密沟通来协调激素的释放。当受到葡萄糖刺激时，胰岛会产生节律性的钙振荡，这种振荡对血糖控制起着关键作用。

然而，一个长期悬而未决的关键问题是：人体胰腺中分布着上百万个胰岛（小鼠约数千个），它们如何像一支交响乐团般协同“演奏”，共同维持血糖稳定？

目前的研究局限于单个胰岛或离体组织，缺乏在活体水平同步观测数十甚至上百个胰岛动态行为的技术手段。因此，在血糖从高到正常、从稳定到波动的变化过程中，成百上千个胰岛如何协同“换挡”，感知并编码血糖状态，仍有待揭示。

为解决这一问题，首都医学科学创新中心医学生理学研究所任会霞研究员团队联合中国科学院杭州医学研究所、北京大学、深圳大学等机构，开发了一种新型胰岛群体活体成像系统。通过构建胰岛特异性荧光标记小鼠模型，结合连续血糖监测与大视场成像技术，研究团队首次实现了对活体小鼠胰腺内20至100个胰岛长达4小时以上的钙活动动态观测。相关研究发表于Cell Systems。

研究发现，当血糖从高水平降至正常水平时，胰岛的钙振荡节律会从周期约226–320秒的慢节律，精准地同步切换为周期约14–20秒的快节律。当血糖再次升高时，节律又会切换回慢节律。这种随血糖变化的“慢-快节律转换”（HESF）现象，是健康胰岛适应血糖变化、维持血糖稳态的重要特征。

进一步研究表明，这种节律切换完全依赖于胰岛内细胞间的相互“对话”。一旦细胞间的旁分泌信号被破坏，切换能力就会丧失。

研究团队解析了这一调控机制：在血糖水平变化时，胰岛实际上更换了其节律的“指挥者”。在高血糖状态下，占比仅5%的δ细胞被激活，主导慢振荡的维持；而当血糖恢复正常时，α细胞被激活，主导快振荡的发生。正是δ细胞与α细胞之间的相互作用，构成了血糖状态编码胰岛节律的核心机制。

然而，在肥胖糖尿病（ob/ob）小鼠模型中，这一精密的调控机制出现了严重缺陷。糖尿病小鼠的胰岛无论是在体内还是体外，都完全丧失了节律转变功能，这不仅表现为无法产生快钙振荡，其对血糖变化的敏感性也显著降低，成为血糖调控失常的重要原因。

研究团队进一步证明，这种节律转变功能依赖于胰岛内GLP-1受体的内源性激活。使用GLP-1受体激动剂司美格鲁肽治疗后，不仅能快速降低糖尿病小鼠的血糖水平，还能有效恢复其胰岛的HESF节律转变功能，使钙振荡模式接近正常小鼠的状态。

该研究在活体水平揭示了血糖调控胰岛节律的全新机制，明确了δ-α细胞相互作用介导的胰岛节律调控在高血糖编码中的核心作用，为理解血糖稳态的维持机制提供了新的视角。同时，研究证实糖尿病状态下胰岛节律转变功能的丧失是血糖调控失常的重要特征，而GLP-1受体激活可有效恢复该功能，这一发现为糖尿病的治疗提供了新的思路，也为后续开发靶向δ-α细胞相互作用的新型药物奠定了实验基础。

首都医学科学创新中心博士生邓雅文、博士后付振超与博士生王雪娇为论文共同第一作者，任会霞、中国科学院杭州医学研究所杜媛媛研究员与深圳大学彭晓红研究员为论文共同通讯作者。

该研究得到了首都医学科学创新中心、国家自然科学基金、中国科学院杭州医学研究所等多个项目和平台的支持。

研究团队成员（团队供图）

相关论文信息：https://doi.org/10.1016/j.cels.2026.101568