新研究详述了1型糖尿病的微生物起源
2022-11-30 11:17:33来源：cnBeta
近十年前，俄勒冈大学的研究生Jennifer Hampton Hill有了一个偶然的发现：一种由肠道细菌产生的蛋白质能触发制造胰岛素的细胞分裂。这种蛋白质是1型糖尿病生物学基础的一个重要线索，1型糖尿病是一种自身免疫性疾病，胰腺无法产生胰岛素。
如果科学家们能够弄清楚这种被称为BefA的蛋白质是如何工作的，他们也许能够以治疗的方式刺激β细胞的生产。
作为犹他大学的博士后研究人员，Hill继续研究这种被称为BefA的蛋白质。此外，UO的Karen Guillemin实验室也继续研究BefA。与其他同事一起，他们现在已经收集了对BefA的功能和其产生原因的新认识。
这些发现具有"重要而深远的意义"，Guillemin说。"如果我们了解BefA是如何工作的，它可以为我们提供一种治疗性地刺激β细胞生产的方法。有一天，这可能会导致对1型糖尿病的治疗，这影响了全世界数百万人。
研究人员的发现最近发表在《细胞代谢》杂志上。
身体需要胰岛素来控制血糖，但只有某种被称为β细胞的胰腺细胞能够产生胰岛素。此外，β细胞只在儿童早期发育的短暂时间窗口内复制和增加数量。在1型糖尿病患者中，免疫系统会攻击β细胞，减少它们的数量并限制可产生的胰岛素数量。
免疫发展微生物组的刺激有助于适当地培训免疫系统，避免被自身免疫攻击。Guillemin团队的研究指出了微生物组的另一个作用。在发育早期，它刺激了β细胞群的生长，作为保护性缓冲，防止以后被自身免疫攻击耗尽。
Hill说："β细胞数量的增长"是在肠道内微生物群落多样化的同时发生的。糖尿病的一个特征是患糖尿病的孩子往往有一个不太多样化的肠道微生物群。有可能他们缺少一些制造BefA的细菌。"
在他们最近的论文中，Hill、Guillemin和他们的同事对BefA进行了更深入的研究。他们拍摄了BefA结构的详细图像，以确定其与细胞膜互动的部分。然后，通过在斑马鱼、小鼠和培养的细胞中进行的一系列实验，研究人员勾勒出了BefA的功能图。
研究表明，BefA可以破坏许多种细胞的膜，包括细菌和动物的膜。肠道细菌会攻击竞争性细菌，但出乎意料的是，他们还发现，BefA对胰岛素生产细胞的膜的攻击引发了这些细胞的繁殖。
这一发现表明，肠道中的细菌战可以对身体产生附带的有益影响，在整个生命周期中提高能够制造胰岛素的细胞数量。
研究小组还测试了BefA的一个变异版本，该版本被修改为不能与细胞膜发生冲突，该版本的蛋白质没有影响到β细胞的生产，进一步表明膜损伤正在驱动BefA的作用。
Hill说："在发育生物学中还有其他例子，在膜上打洞是刺激发育的关键，"但研究人员还不清楚这里的损伤是如何引发细胞复制的。而且他们不知道为什么实际上可以改变许多种细胞的膜的BefA，会如此特别地针对β细胞。
Hill说："我们认为β细胞有一些特别之处，它们可能对导致膜通透性的线索高度敏感，做出反应。它们是整个身体中唯一能够分泌胰岛素的细胞类型--它们是高度重要的。"
Hill因其在BefA方面的工作而获得了今年的NOSTER & Science微生物组奖。该年度奖项颁发给对微生物组研究有新的理解并能影响人类健康的早期职业科学家。
"微生物组在教育免疫系统方面发挥了作用。如果你没有这种教育，免疫系统可能会过度反应，"Guillemin说。"我们认为这里还有另一层含义--如果你没有发展出一个对抗未来破坏的β细胞库，你就会有更多患1型糖尿病的风险。而一个健康、多样化的微生物群在建立该细胞群方面发挥着关键作用。
在未来，Guillemin的团队设想了该发现可能的治疗应用。例如，用产生BefA的细菌主动强化高危婴儿的微生物组，可以防止他们以后患上1型糖尿病。
