印第安納大學醫(yī)學院的研究人員發(fā)表的研究結果表明，大多數(shù)人易患2型糖尿病。 （圖片來源：印第安納大學醫(yī)學院）

科學家發(fā)現(xiàn)胰島素碰到了進化的死胡同，它對肥胖的適應力受限，因此大多數(shù)人易患2型糖尿病。

來自印第安納大學醫(yī)學院（Indiana University School of Medicine）、密歇根大學（the University of Michigan）和凱斯西儲大學（Case Western Reserve University）的科學家最近完成了一項研究，闡明胰島素基因序列處于受損邊緣，這種內在的脆弱性暴露了兒童糖尿病中罕見胰島素基因突變。研究利用了生物物理學的概念和方法，把蛋白質化學與新興的進化醫(yī)學聯(lián)系在一起。

特定的細胞（β細胞）通過高度特異化的過程生產(chǎn)胰島素。其中關鍵的步驟是生物合成前體的折疊，又名胰島素原，能促進三維結構的胰島素形成功能。該團隊和其他研究團隊早前的研究表明，多種突變損害了胰島素原的折疊性，導致其生物合成受損。

研究團隊試圖確定，脊椎動物（包括人類）的胰島素進化是否已經(jīng)遇到障礙。一系列復雜的步驟是否產(chǎn)生了約束，凍結了胰島素序列，將胰島素推向不可折疊的懸崖邊緣？如果事實如此，那么這是否會導致人類易患2型糖尿病，使糖尿病成為流行性疾??？

圖片來源：Pixabay

根據(jù)《美國國家科學院院刊》（the Proceedings of the National Academy of Sciences）發(fā)布的研究結果，答案是十分肯定的。

印第安納大學醫(yī)學院杰出教授、該研究的首席研究員、醫(yī)學與哲學博士Michael Weiss說：“通常來說，生物進化而變得強大，這在大多數(shù)情況下保護我們免受出生缺陷和疾病的影響。然而糖尿病似乎是個特例?！?/p>

Weiss團體研究了人類胰島素與其他動物，如奶牛和豪豬的胰島素之間的微小突變。在動物胰島素自然變異允許的范圍內，突變的人類胰島素可以發(fā)揮作用，然而進化阻礙了這種突變。對于這一看似矛盾的現(xiàn)象，科學家的解釋是，禁錮的突變選擇性封鎖了胰島素原的變異，加重了β細胞的負擔。

研究團隊發(fā)現(xiàn)，即使最輕微的胰島素序列處理改變，也會損害胰島素折疊（甚至最終的胰島素分泌），還會導致細胞應激，引發(fā)β細胞功能紊亂，最后則是永久性損傷。

分子生物學部門負責人、精準健康計劃的教授Weiss表示，研究強調，在過去5.4億年的胰島素進化道路上，折疊效率作為關鍵但隱秘的因素而存在，且具有重大意義。人類在進化過程中，變得脆弱而無法應對胰島素基因的不同變異。這種脆弱性的根源，是罕見的胰島素單基因發(fā)病形式，這也為當下肥胖相關的糖尿病流行提供依據(jù)。

圖片來源：Pixabay

國家專家一致認為，這項發(fā)現(xiàn)提供了關鍵線索，更好地幫助人們理解2型糖尿病在成人和兒童的發(fā)病機制——無論成人還是兒童，在印第安納州和全世界的發(fā)病率都正在上升，且值得警惕。

哈佛醫(yī)學院George R. Minot醫(yī)學教授、醫(yī)學博士Barbara Kahn說：“這項研究開創(chuàng)先河，指出關鍵要素，即胰島素的生物學結構會影響其合成和功能。論文的作者強調，在進化中，胰島素基因一直是易損傷的，變異會損害胰島素的功能或產(chǎn)生β細胞應激。隨著胰島素發(fā)現(xiàn)100周年的臨近，這些奇妙的發(fā)現(xiàn)可以進一步解釋2型糖尿病發(fā)病機制。”

芝加哥大學Kolver糖尿病中心的主任Louis Philipson醫(yī)學博士也同意這一觀點，并認為這項發(fā)現(xiàn)會重塑糖尿病領域研究方法的發(fā)展道路。

Philipson說：“最新的發(fā)現(xiàn)提出了一個面向未來的重大問題，即是否只有當患者攜帶了胰島素變異基因（或許發(fā)生率很低），才能產(chǎn)生有害的錯誤折疊的胰島素原？還是說，世界上廣泛的2型糖尿病患者都有錯誤折疊的胰島素原？”

接下來，研究團隊將致力于全面揭示胰島素序列的決定因子，弄清它對β細胞中胰島素原折疊性的影響。他們希望，這項工作最后會帶來一系列全新的藥物，減輕胰島素原不穩(wěn)定的折疊性帶來的細胞應激，降低β細胞的靶向性細胞應激損傷，由此保護高風險病人的胰島素產(chǎn)生能力。

翻譯：陳振翀

審校：巢栩嘉

引進來源：印第安納大學醫(yī)學院

引進鏈接：https://medicalxpress.com/news/2020-11-humans-vulnerable-diabetes.html


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