Cell子刊新的研究详细说明了1型糖尿病的微生物起源

一种叫做BefA的细菌蛋白质会破坏细胞膜，而这种破坏会使胰腺中重要的产生胰岛素的细胞在发育早期就繁殖。这一发现指出了一种可能的方法来增加这种细胞数量，防止1型糖尿病。

　　

大约十年前，UO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，它可以触发产生胰岛素的细胞进行复制。这种蛋白质是1型糖尿病生物学基础的重要线索。1型糖尿病是一种自身免疫性疾病，患者的胰腺无法产生胰岛素。

作为犹他大学的博士后，Hill一直在继续研究这种被称为BefA的蛋白质。Karen Guillemin在UO的实验室也一直在研究BefA。他们和其他同事一起，对BefA的作用以及细菌产生BefA的原因发现了新的见解。

Guillemin说，这些发现具有“重要而深远的意义”。“如果我们了解BefA是如何工作的，它可能给我们提供一种刺激β细胞产生的治疗方法。”这可能有一天会导致1型糖尿病的治疗，这种糖尿病影响着全球数百万人。

研究人员在10月13日的《细胞代谢》杂志上发表了他们的研究结果。

人体需要胰岛素来调节血糖，但胰岛素只由胰腺中一种被称为β细胞的特定类型的细胞产生。在儿童早期发育过程中，β细胞有一个很短的时间窗口期，在此期间细胞会复制并扩大数量。在1型糖尿病患者中，免疫系统攻击β细胞，耗尽它们的数量，限制胰岛素的产生。

微生物组对免疫发育的刺激有助于正确教育免疫系统和预防自身免疫。Guillemin团队的研究表明，微生物组还有一个额外的作用:它在发育早期刺激β细胞数量的增长，缓冲后期自身免疫攻击的损耗。

Hill说，β细胞数量的增长“发生在肠道微生物群落多样化的同时”。“糖尿病的一个特征是，患有糖尿病的儿童肠道微生物群的多样性往往较低。有可能他们遗漏了一些制造BefA的细菌。”

在他们最近的论文中，研究人员对BefA进行了更深入的研究。他们捕捉到了BefA结构的详细图像，以确定其与细胞膜相互作用的部分。然后，通过在斑马鱼、小鼠和培养细胞上的一系列实验，研究人员勾勒出BefA的功能。

他们发现，BefA可以破坏多种细胞的细胞膜，包括细菌和动物细胞。肠道细菌攻击竞争细菌是有道理的。但出乎意料的是，他们还发现BefA对产生胰岛素的细胞细胞膜的攻击引发了这些细胞的繁殖。

这一发现表明，肠道中的细菌战争可以对身体产生附带的有益影响，在整个生命周期中增加可以制造胰岛素的细胞数量。

该团队还测试了一种经过修改的BefA突变版本，这样它就不会扰乱细胞膜。这种蛋白没有影响β细胞的产生，进一步表明是膜损伤导致了BefA的作用。

“在发育生物学中还有其他的例子，在细胞膜上戳洞对刺激发育是至关重要的。”但研究人员还不清楚这种损伤是如何触发这里的细胞复制的。

他们也不知道为什么能够改变多种细胞细胞膜的BefA会如此特别地针对beta细胞。

“我们认为β细胞有一些特殊之处，它们可能对引起膜通透性的线索高度敏感。”“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。”

Hill因为在BefA方面的工作，今年获得了NOSTER & Science微生物组奖。该年度奖项授予对可能影响人类健康的微生物组研究做出新理解的早期职业科学家。

“微生物群在培养免疫系统方面发挥着重要作用。如果你没有接受过这种教育，免疫系统就会过度反应，”Guillemin说。“我们认为这里还有另外一层——如果你没有培养出一个β细胞池来抵御未来的破坏，你患1型糖尿病的风险就更大。”健康、多样化的微生物群在构建细胞群中起着关键作用。

在未来，Guillemin的团队设想这一发现可能的治疗应用。例如，主动加强高危婴儿的微生物群系，使其产生befa细菌，可以防止他们日后发展为1型糖尿病。

文章标题

BefA, a microbiota secreted membrane disrupter, disseminates to the pancreas and increases beta-cell mass