1型糖尿病患者需終身接受胰島素替代治療。不過,基於胰島α細胞區別於胰島β細胞在壓力下的不同反應,本項研究提出了一種新的潛在思路。
研究背景:暴露於壓力源下的胰島α細胞和β細胞擁有不同結局
相當一部分的1型糖尿病來源於自體免疫問題,其特徵是進行性的胰島β細胞損失。在1型糖尿病進展期間,胰腺α細胞和β細胞都暴露於相同的壓力源下,例如促炎性細胞因子(IL-1β、IFNγ和TNFα等),但只有胰島α細胞在這種環境下存活下來。
這種α細胞抗性的潛在機制尚未闡明。在9月28日召開的EASD(歐洲糖尿病研究學會)2021年年會上,來自西班牙米格爾·埃爾南德斯·德埃爾切大學的學者Laura Marroqui Esclapez分享了一項來自她所在的團隊的研究,這項研究試圖鑑定在α細胞中高度表達的,可以保護α細胞免受促炎性細胞因子侵害的蛋白質,為治療1型糖尿病開闢新的思路。
Laura Marroqui Esclapez
研究方法:確定胰島α細胞中高表達的基因片段
研究團隊使用來自四項不同研究的小鼠或人類純化胰島α和β細胞RNA測序資料進行了無偏見的生物資訊學分析。根據以下選擇標準選擇候選基因:
➤平均表達(RPKM)≥2;
➤在α細胞中的表達≥β細胞中表達的2倍;
➤基因應在所有樣品中表達;
➤基因應在選定的四個RNA測序資料中得到確認。
透過RT-PCR在經過流式熒光分選純化的大鼠α和β細胞以及alpha TC1-9(小鼠胰腺癌胰島α細胞)和MIN6(小鼠胰腺癌胰島β細胞)細胞株中測量相應基因片段mRNA表達水平。同時使用siRNA(小干擾RNA)抑制基因表達來判斷基因表達缺失或降低的結果,以及透過Hoechst/Propidium染色來評估細胞活力。
研究結果:具有潛力的4個基因片段
總共有25個候選基因片段符合既定的選擇標準。從這25個基因片段中,根據其已知功能篩選出了四個具有潛力的基因片段,即Itpr1(1,4,5-三磷酸肌醇受體1型基因)、Pdk4(丙酮酸脫氫酶激酶-4基因)、Vim(波形纖維蛋白基因)和Ttr(甲狀腺素運載蛋白基因)。
以上所有四種基因在胰島α細胞中的mRNA表達都明顯高於其在胰島β細胞中的表達水平(8~266倍;n=4-7;p<0.05)。在細胞株的培養中,alpha TC1-9中的Itpr1、Pdk4和Vim表達均高於MIN6細胞(n=6-12;p<0.05),而alpha TC1-9中的Ttr表達低於MIN6細胞(n=7-12;p<0.05)。
值得注意的是,在alpha TC1-9細胞株中,Itpr1、Pdk4、Vim或Ttr的沉默加速了細胞凋亡(增加了1.5~3倍;n=3-8,p<0.05)。在暴露於促炎性細胞因子IL-1β+IFNγ後,依然可以觀察到類似的細胞凋亡加劇現象,意味著這四種基因片段的表達產物可能是胰島α對抗壓力的“秘密武器”。
研究結論
研究者認為,這些發現表明這種生物資訊學分析方法可能是一種有效的方法,而且為1型糖尿病的診療方法方面提供了一個新的研究思路。