Science惊人新闻:糖尿病能像疯牛病一样传播?
2017/08/03
一项新研究表明,与糖尿病有关一种蛋白质IAPP与朊病毒有一些相似之处。仅仅通过将IAPP注射到动物体内,研究人员就能将糖尿病从一只小鼠转移到另一只老鼠。这项结果并不表示糖尿病是像感冒一样的传染病,但是输血,甚至食物,都可能传播糖尿病。


朊蛋白产生的缠结能导致致命的脑部疾病。图片来源:Science

朊病毒不是病毒,而是一种感染性蛋白质,它能够像传染性病原体一样传播并引发致命的疾病,如疯牛病。一项新研究表明,与糖尿病有关一种蛋白质与这些朊病毒有一些相似之处。仅仅通过将这种蛋白注射到动物体内,研究人员就能将糖尿病从一只小鼠转移到另一只老鼠。这项结果并不表示糖尿病是像感冒一样的传染病,但是输血,甚至食物,都可能传播糖尿病。该研究发表在The Journal of Experimental Medicine期刊上。

来自凯斯西储大学的朊病毒生物学家Witold Surewicz说,这项工作 “非常令人兴奋”并“有理有据地”证明糖尿病相关蛋白质具有类似朊病毒的性质。然而,他警告不要将这个结论直接等同于糖尿病能够在人类间传播。Witold Surewicz表示这项研究提出了这种可能性,但“仍有待确定”。


糖尿病患者中也存在淀粉样多肽的聚集

朊病毒是错误折叠的蛋白质,它可以诱导正常折叠的同类蛋白质发生错误折叠。当这种转化发生在大脑中时,错误的蛋白质聚集在细胞内并杀死它们。虽然朊病毒疾病在人群中很少见,但它们与一些常见疾病有很多相似之处。比如,在阿尔茨海默病中,β淀粉样蛋白在大脑中沉积。另外的两种神经退行性疾病,帕金森病和亨廷顿疾病,也存在聚集体或错误折叠的蛋白质斑块。

乍一看,2型糖尿病似乎与朊病毒或神经退行性疾病没有任何关系。但是在患有这类糖尿病的人中,胰腺细胞内聚集一种名为胰岛淀粉样多肽(IAPP)的蛋白质,其与在阿尔茨海默病中的β淀粉样蛋白非常相似。蛋白质沉积物可能最终杀死生产胰岛素的胰岛β细胞。

胰脏IAPP诱导内源性IAPP沉积

在这项新研究中,得克萨斯大学休斯顿健康科学中心麦戈文医学院的神经生物学家和生物化学家Claudio Soto及其同事检测了单独的IAPP是否可以在小鼠中引起糖尿病。研究人员培养来自健康人和表达大量人源IAPP的年轻转基因小鼠的胰腺细胞。当他们加入来自已患糖尿病的老年转基因小鼠的胰脏匀浆时,培养的细胞中逐渐出现IAPP聚集。当细胞暴露于实验室合成的IAPP缠结中时,这些聚集也会出现。


老年转基因小鼠(Tg-hIAPP)胰脏匀浆诱导来自转基因小鼠和健康人类的胰岛细胞产生IAPP沉积(Thioflavin荧光染色)。图片来源:The Journal of Experimental Medicine

接下来,Soto和他的团队验证了他们是否可以在活体小鼠中诱导IAPP聚集。大量表达人源IAPP的年轻转基因小鼠通常是健康的,但是当研究人员向它们注入合成的IAPP或者来自糖尿病小鼠的胰腺匀浆时,这些小鼠的胰腺中会形成IAPP聚集。与朊蛋白一样,一点点错误折叠的IAPP就像种子一样刺激新的异常蛋白聚集生长。

IAPP聚集体诱导小鼠产生糖尿病症状

研究人员随后观察了诱导小鼠IAPP聚集是否能引发2型糖尿病的症状。答案是肯定的。受影响的小鼠血糖浓度高于对照小鼠。而且像糖尿病患者一样,这些小鼠葡萄糖耐量异常。更令人震惊的是,它们的胰腺β细胞大量死亡。


老年转基因小鼠(Tg-hIAPP)胰脏匀浆诱导小鼠产生2型糖尿病症状。图片来源:The Journal of Experimental Medicine

“仅仅通过注射这些蛋白聚集体我们就可以完全诱导出糖尿病。” Soto说。但他也补充道,这一结果并不意味着糖尿病可以通过人与人的日常互动传播。 “这并不像流感。”但是研究人员计划验证糖尿病是否能通过传统的朊病毒传播途径,如输血或器官移植来传播。Soto说,人们也可能接触到食物中潜在的糖尿病诱发因素,例如,食用胰腺中出现IAPP聚集体的动物的肉。

参考资料:

Induction of IAPP amyloid deposition and associated diabetic abnormalities by a prion-like mechanism

Could diabetes spread like mad cow disease?

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  • Induction of IAPP amyloid deposition and associated diabetic abnormalities by a prion-like mechanism

    Although a large proportion of patients with type 2 diabetes (T2D) accumulate misfolded aggregates composed of the islet amyloid polypeptide (IAPP), its role in the disease is unknown. Here, we show that pancreatic IAPP aggregates can promote the misfolding and aggregation of endogenous IAPP in islet cultures obtained from transgenic mouse or healthy human pancreas. Islet homogenates immunodepleted with anti-IAPP–specific antibodies were not able to induce IAPP aggregation. Importantly, intraperitoneal inoculation of pancreatic homogenates containing IAPP aggregates into transgenic mice expressing human IAPP dramatically accelerates IAPP amyloid deposition, which was accompanied by clinical abnormalities typical of T2D, including hyperglycemia, impaired glucose tolerance, and a substantial reduction on β cell number and mass. Finally, induction of IAPP deposition and diabetic abnormalities were also induced in vivo by administration of IAPP aggregates prepared in vitro using pure, synthetic IAPP. Our findings suggest that some of the pathologic and clinical alterations of T2D might be transmissible through a similar mechanism by which prions propagate in prion diseases.

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