糖尿病的治療可能迎來根本性突破人胎兒腸道內(nèi)分泌細(xì)胞能表達(dá)胰島素

發(fā)布時間：

2021-12-30

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說到胰島素，大家都很熟悉。胰島素作為人體內(nèi)唯一具有降血糖作用的激素，其分泌的絕對或相對缺乏是引起糖尿病的重要原因,人類胎兒腸道內(nèi)分泌細(xì)胞可以表達(dá)胰島素，糖尿病的治療可能迎來根本性突破

　　《Nature Medicine》:科學(xué)家首次發(fā)現(xiàn)人類胎兒腸道內(nèi)分泌細(xì)胞可以表達(dá)胰島素，糖尿病的治療可能迎來根本性突破。
　　說到胰島素，大家都很熟悉。胰島素作為人體內(nèi)唯一具有降血糖作用的激素，其分泌的絕對或相對缺乏是引起糖尿病的重要原因（吉妮歐相關(guān)糖尿病模型介紹可以點(diǎn)擊這里參考）。
　　我們都知道胰島素是由胰腺β細(xì)胞合成和分泌的。對于一些胰腺β細(xì)胞功能幾乎完全喪失的患者，只能依靠注射外源性胰島素來維持體內(nèi)穩(wěn)定的血糖水平。
　　但畢竟，外源性來源不如自我分泌好。此外，許多患者不能嚴(yán)格和定期注射。
　　能真正保持血糖水平的患者并不多。
　　胰島移植是胰島功能喪失的患者的另一種選擇，但由于是手術(shù)，存在風(fēng)險，且移植仍不能保證成功，因此選擇胰島移植的患者較少。
　　因此，科學(xué)家們認(rèn)為，如果人體內(nèi)的其他細(xì)胞在誘導(dǎo)后也能分泌胰島素，難道不是一個完美的解決方案嗎?
　　最近，以色列魏茨曼科學(xué)研究所的Shalev Itzkovitz教授團(tuán)隊(duì)和耶魯大學(xué)的Liza Konnikova教授團(tuán)隊(duì)合作，試圖找到新的胰島素分泌細(xì)胞。
　　他們對人胎兒腸細(xì)胞進(jìn)行了單細(xì)胞測序，發(fā)現(xiàn)胚胎期胎兒腸K/L細(xì)胞表達(dá)胰島素基因。胎兒出生后，胰島素基因的表達(dá)就消失了。
　　相關(guān)工作最近發(fā)表在《Nature Medicine》雜志上。
　　事實(shí)上，研究發(fā)現(xiàn)人類的胰腺和小腸有一個共同的組織來源。在妊娠5周(GA)的胚胎中，胰腺和小腸由前腸-中腸邊界[2]共同發(fā)育。
　　腸內(nèi)分泌細(xì)胞和胰島內(nèi)分泌細(xì)胞的分泌機(jī)制也非常相似[3]。
　　因此，研究人員認(rèn)為腸道細(xì)胞可能具有分泌胰島素的潛能。
　　我們已經(jīng)知道胰島素基因在成熟的腸道細(xì)胞中是沒有表達(dá)的。
　　因此，研究人員對妊娠20周左右的4個胎兒腸道樣本和2個新生兒腸道樣本進(jìn)行了單細(xì)胞水平的RNA測序。
　　測序后將腸道細(xì)胞分為11個亞組，其中胎鼠腸道內(nèi)分泌細(xì)胞組中發(fā)現(xiàn)胰島素基因(insulin gene, INS)高表達(dá)。
　　然而，腸道內(nèi)分泌細(xì)胞種類繁多。為了研究哪些類型的細(xì)胞表達(dá)胰島素基因，研究者重新聚集腸道內(nèi)分泌細(xì)胞，發(fā)現(xiàn)胰島素基因主要表達(dá)在胎兒腸道K/L細(xì)胞中。37個腸K/L細(xì)胞中有9個表達(dá)胰島素基因。
　　腸K/L細(xì)胞包括K細(xì)胞和L細(xì)胞。在單細(xì)胞測序中，這兩種類型的細(xì)胞通常聚集成一個亞組。
　　腸道L細(xì)胞可分泌GLP-1(胰高血糖素樣肽-1)，GLP-1受體的激活可促進(jìn)胰島素的釋放。
　　雖然腸道L細(xì)胞與胰島素分泌密切相關(guān)，但此前尚未發(fā)現(xiàn)L細(xì)胞能表達(dá)胰島素基因。
　　為了進(jìn)一步驗(yàn)證這一現(xiàn)象，研究人員對胎兒和新生兒腸道組織進(jìn)行了單分子熒光原位雜交(single molecule fluorescence in situ hybridization, smFISH)。
　　結(jié)果表明，14例胎兒組織(INS+細(xì)胞)中有4例胰島素mRNA和蛋白高表達(dá)，而所有新生兒組織均未見胰島素mRNA和蛋白的表達(dá)。
　　與胰腺β細(xì)胞相似，INS+細(xì)胞表現(xiàn)出明顯的細(xì)胞內(nèi)極化(胰島素mRNA表達(dá)位于細(xì)胞頂部，胰島素蛋白表達(dá)位于細(xì)胞基部)。
　　雖然在胎兒腸道組織中已觀察到胰島素基因的高表達(dá)，但這些細(xì)胞在胚胎發(fā)育和胰島素合成和分泌中的具體功能尚不清楚。
　　Itzkovitz和他的同事推測，由于INS+細(xì)胞沒有在所有胎兒腸道樣本中被檢測到，它們可能沒有必要的生理功能。
　　但毫無疑問，這些細(xì)胞的發(fā)現(xiàn)極大地促進(jìn)了我們對胰島素的理解。
　　也許有一天，糖尿病患者體內(nèi)這些休眠的胰島素生產(chǎn)過程會被喚醒，讓一些糖尿病患者真正得到治愈。
　　參考文獻(xiàn)：
　　1.Egozi A, Llivichuzhca-Loja D, McCourt BT, Bahar Halpern K, Farack L, An X, Wang F, Chen K, Konnikova L, Itzkovitz S. Insulin is expressed by enteroendocrine cells during human fetal development. Nat Med. 2021 Dec;27(12):2104-2107. doi: 10.1038/s41591-021-01586-1. Epub 2021 Dec 9. PMID: 34887578.
　　2.Jennings RE, Berry AA, Strutt JP, Gerrard DT, Hanley NA. Human pancreas development. Development. 2015 Sep 15;142(18):3126-37. doi: 10.1242/dev.120063. PMID: 26395141.
　　3.Habib AM, Richards P, Cairns LS, Rogers GJ, Bannon CA, Parker HE, Morley TC, Yeo GS, Reimann F, Gribble FM. Overlap of endocrine hormone expression in the mouse intestine revealed by transcriptional profiling and flow cytometry. Endocrinology. 2012 Jul;153(7):3054-65. doi: 10.1210/en.2011-2170. Epub 2012 Jun 8. PMID: 22685263; PMCID: PMC3440453.