与β细胞质量和降低糖尿病风险相关的微生物组蛋白

俄勒冈大学(UO)和犹他大学的研究人员进行的体外和体内研究结果表明，微生物组衍生蛋白BefA可以降低1型糖尿病风险的潜在机制(T1D)。科学家们声称他们的发现具有“重要而深远的影响”，可能会通过利用产生BefA的特定类型的细菌来开发预防糖尿病的新方法，从而有可能增强高危婴儿的微生物组。

第一作者JenniferHamptonHill博士、主要作者KarenGuillemin博士及其同事在细胞代谢中报告了他们的发现。Guillemin说：“如果我们了解BefA的工作原理，它可以为我们提供一种在治疗上刺激β细胞生成的方法。该团队的论文标题为“BefA，一种微生物群分泌的膜破坏剂，传播到胰腺并增加ß细胞质量。”

大约十年前，时任俄勒冈大学研究生的希尔发现，一种由肠道细菌制成的名为β细胞扩增因子A(BefA)的蛋白质会触发产生胰岛素的细胞在模式生物体中复制。该蛋白质是1型糖尿病生物学基础的重要线索，这是一种胰腺无法产生胰岛素的自身免疫性疾病。

希尔作为犹他大学的博士后继续从事BefA方面的工作。UO的Guillemin实验室也在继续研究BefA。通过与其他同事的合作，研究人员现在发现了关于BefA的作用以及细菌产生它的原因的新见解。

身体需要胰岛素来调节血糖，但胰岛素仅由胰腺中的ß细胞产生。“β细胞是产生胰岛素以控制血糖的重要胰腺内分泌细胞，”科学家们解释道。“由于自身免疫破坏或长期胰岛素抵抗，糖尿病患者缺乏功能性ß细胞。”在1型糖尿病患者中，免疫系统会攻击ß细胞并耗尽其数量，从而限制胰岛素的产生。

当ß细胞复制并扩大其种群时，在儿童早期发育过程中只有很短的时间窗口。虽然微生物组对免疫发育的刺激有助于正确教育免疫系统并预防自身免疫，但Guillemin团队的工作表明微生物组还有一个额外的作用，即在发育早期刺激ß细胞群的生长，缓冲后期因自身免疫攻击而耗尽.

ß细胞数量的增长“与微生物群落在肠道中的多样化同时发生，”希尔说。“糖尿病的一个标志是患有糖尿病的孩子肠道微生物组的多样性往往较低。他们可能遗漏了一些制造BefA的细菌。”

在他们新发表的论文中，Hill、Guillemin和他们的同事描述了进一步调查BefA的研究。他们捕获了BefA结构的详细图像，以识别与细胞膜相互作用的分子部分。然后，通过在斑马鱼、小鼠和培养细胞中进行的一系列实验，研究人员勾勒出了BefA的功能图。他们总结了他们的发现，“总的来说，这些数据表明BefA能够诱导ß细胞扩张，同时增加胰岛素分泌和降低血糖。”

结果表明，BefA可以破坏多种细胞的细胞膜，包括细菌和动物细胞。虽然肠道细菌会攻击竞争细菌是有道理的，但结果也出人意料地表明，BefA对胰岛素生成细胞膜的攻击触发了这些细胞的繁殖。这一发现表明，肠道中的细菌战争可以对身体产生附带的有益影响，增加可以在整个生命周期中制造胰岛素的细胞数量。

该团队测试了经过修改的BefA突变版本，因此它不会破坏细胞膜。该蛋白质版本不影响ß细胞的产生，进一步表明膜损伤正在推动BefA的作用。“在发育生物学中还有其他例子，其中在膜上戳孔对于刺激发育至关重要，”希尔说，尽管研究人员承认他们还不知道损伤是如何触发细胞复制的。虽然注意到他们研究的局限性，但作者写道，“我们的工作表明，微生物组衍生蛋白和宿主防御蛋白的膜透化作用对于胰腺发育过程中β细胞的扩增是必要且充分的，可能将微生物组组成与糖尿病风险联系起来。”

研究人员不知道为什么可以改变多种细胞膜的BefA如此特异性地靶向ß细胞。“我们认为ß细胞有一些特殊之处，它们可能对引起膜透化的线索高度敏感，”Hill说。“它们是整个身体中唯一可以分泌胰岛素的细胞类型——它们非常重要。”

“微生物组在培养免疫系统方面发挥着作用。如果你没有接受过那种教育，免疫系统可能会过度反应，”Guillemin补充道。“我们认为这里还有另一层——如果你不培养一个ß细胞库来应对未来的破坏，你患1型糖尿病的风险就更大。”健康、多样化的微生物组在建立细胞群中起着关键作用。

未来，Guillemin的团队设想了这一发现的可能治疗应用。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。作者总结道，“胰腺对微生物膜透化活动的发育可塑性可能赋予选择性优势，因为它允许发育中的动物将其代谢能力与其营养环境相匹配……了解不同的膜透化活动如何刺激ß细胞扩张将刺激新的预防或逆转微生物和营养线索不匹配的发展后果的策略。”

希尔今年因其在BefA方面的工作而获得了NOSTER和科学微生物组奖。该年度奖项授予一位早期职业科学家，他对可能影响人类健康的微生物组研究做出了新的理解。

　　免责声明：本文由用户上传，与本网站立场无关。财经信息仅供读者参考，并不构成投资建议。投资者据此操作，风险自担。 如有侵权请联系删除！