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在糖尿病研究中，炎症与 β 细胞生物钟的关系不明。研究人员开展 “昼夜节律同步化对细胞因子介导的转录组重塑和细胞死亡影响” 的研究。结果发现其在 INS-1 细胞和小鼠胰岛中有差异，且依赖 NF-κB。这为糖尿病治疗提供新思路。
在生命的长河中，昼夜节律就像一座精准的时钟，调控着生物体的各种生理活动。几乎所有细胞都拥有内在的分子时钟，通过相互关联的转录 - 翻译反馈回路运作，维持着机体的正常功能。当这座时钟出现紊乱，就如同齿轮错位，会引发一系列问题。在糖尿病领域，越来越多的研究发现，β 细胞的昼夜节律失调与糖尿病的发生发展密切相关。炎症作为糖尿病的常见致病因素，其中的促炎细胞因子对 β 细胞的影响不容忽视。然而，促炎细胞因子如何影响 β 细胞的生物钟，以及这种影响与细胞的存活和功能之间的关系，仍然是一个谜团。就像在黑暗中摸索，研究人员迫切需要找到一盏明灯，照亮这个未知的领域。为了解开这些谜团，来自丹麦哥本哈根大学和瑞士日内瓦大学等机构的研究人员踏上了探索之旅，他们的研究成果发表在《iScience》杂志上。
研究人员运用了多种技术方法来开展这项研究。在细胞和小鼠实验模型的基础上，他们使用了实时定量聚合酶链式反应（RT-qPCR）技术，用于检测基因的表达水平；通过蛋白质免疫印迹（Western blotting）技术，分析蛋白质的表达变化；利用慢病毒转导（Lentiviral transduction）技术构建特定的细胞模型；借助体外同步化（In vitro synchronization）技术模拟生理状态；运用昼夜节律生物发光记录（Circadian bioluminescence recording）技术监测生物钟的动态变化；还通过细胞活力（Viability）、细胞毒性（Cytotoxicity）和半胱天冬酶（Caspase）活性检测等实验，评估细胞的生存状态和凋亡情况。实验样本包括大鼠 INS-1 胰岛素瘤细胞系、小鼠胰岛以及人 EndoC-βH3 细胞系（虽然后者在实验中未成功应用） 。
研究人员首先探究了促炎细胞因子对 INS-1 细胞时钟蛋白表达的影响。他们发现，促炎细胞因子 IL-1β 和 IFN-γ 会显著上调 INS-1 细胞中部分核心时钟蛋白 CLOCK 和 REV-ERBα 的表达水平。这一发现就像打开了一扇门，让研究人员看到了细胞因子与时钟蛋白之间的初步联系。接着，研究人员对 INS-1 细胞进行体外昼夜节律同步化处理。结果令人惊讶，同步化显著增强了细胞因子介导的多种核心时钟基因 mRNA 以及 REV-ERBα 和 CLOCK 蛋白表达的改变，同时也增强了诱导型蛋白酶体（ind-proteasome）亚基 mRNA 的表达。这表明昼夜节律同步化就像一个放大器，放大了细胞因子对时钟相关分子的调控作用。
随后，研究人员深入研究了细胞因子介导的核心时钟基因表达与 NF-κB 之间的关系。他们发现，在 INS-1 细胞中，细胞因子介导的时钟基因 mRNA 表达依赖于 NF-κB，并且昼夜节律同步化能够增强 NF-κB 信号传导。当使用 NF-κB 抑制剂 KINK-1 处理细胞时，不同程度地逆转了细胞因子介导的核心时钟转录本和 ind-proteasomal 亚基表达的改变。这一结果揭示了 NF-κB 在细胞因子影响时钟基因表达过程中的关键作用，就像一把钥匙，控制着细胞因子与时钟基因之间的 “对话”。
在对小鼠胰岛的研究中，研究人员发现了与 INS-1 细胞不同的现象。促炎细胞因子通常会降低小鼠胰岛中核心时钟 mRNA 的表达，且这种降低与同步化状态和 NF-κB 活性无关。这一发现表明，在完整的胰岛环境中，细胞因子对时钟基因的调控机制与单个细胞有所不同。同时，研究人员还发现，同步化能够防止细胞因子诱导的小鼠胰岛细胞毒性，但对 Inos mRNA 表达没有影响；而 NF-κB 抑制则能同时阻止细胞毒性和 Inos mRNA 表达。这进一步说明了在小鼠胰岛中，细胞因子、昼夜节律同步化和 NF-κB 之间存在着复杂的相互作用。
此外，研究人员还研究了 NF-κB 抑制对细胞因子诱导的昼夜节律参数变化的影响。在 INS-1 细胞中，IL-1β 和 IFN-γ 在非细胞毒性浓度范围内，以 NF-κB 依赖的方式剂量依赖性地提前峰值相位（acrophase）并延长周期（period）；而在细胞毒性浓度下，周期延长达到平台期，NF-κB 抑制无法逆转这种效应，甚至会导致昼夜节律丧失。在小鼠胰岛中，细胞因子同样会增加周期长度并延迟峰值相位，但这些变化不受 NF-κB 抑制的影响。这一系列结果揭示了不同细胞模型在面对细胞因子刺激时，昼夜节律变化的差异以及 NF-κB 在其中的不同作用。
综合以上研究结果，研究人员得出结论：昼夜节律同步化对胰岛素分泌细胞（如 INS-1 细胞）和完整小鼠胰岛中细胞因子介导的转录组重塑和细胞死亡有着不同的影响，且这种差异依赖于 NF-κB 信号通路的参与。这一研究成果具有重要意义，它揭示了细胞因子、昼夜节律和 NF-κB 之间复杂的相互作用机制，为理解糖尿病的发病机制提供了新的视角。同时，也为未来开发针对糖尿病的治疗策略提供了潜在的靶点和理论依据，就像为糖尿病的治疗开辟了一条新的道路。然而，该研究也存在一定的局限性，如缺乏人类胰岛细胞的数据，未来还需要进一步的研究来验证这些发现是否同样适用于人类，为糖尿病的研究和治疗带来更多的突破。
