2012年9月16日 讯 /生物谷BIOON/ --II型糖尿病的一大特征在于胰腺中胰岛素表达水平降低。科学家们通常认为这种下降的原因在于这种器官中胰岛β细胞死亡。但是在II型糖尿病病人的胰腺中，人们很少发现死亡的β细胞。而且胰腺功能障碍与死亡的β细胞数量不成比例。对此，没有人给出一个合理的解释。在一项新研究中，来自美国哥伦比亚大学医学中心的研究人员证实β细胞没有死亡，而是相反地返回到一种更加原始性的去分化的细胞类型。这项研究是在小鼠体内开展的，并于近期在线刊登在Cell期刊上。
在这项研究中，论文通信作者Domenico Accili博士和论文共同作者Chutima Talchai推测答案可能在于蛋白FoxO1的活性。FoxO1是一种转录因子，控制着基因何时开启或关闭，并起着检测体内营养状态的作用。当细胞营养良好时，FoxO1停留在细胞质之中，并且处于失活状态。当处于生理性应激如高血糖时，FoxO1运行到细胞核并且最终消失掉。Accili博士说，“我们研究的起点就是询问，为什么在糖尿病早期阶段FoxO1能够进入细胞核？FoxO1水平下降是产生糖尿病的原因还是糖尿病产生后的结果？”
为了解决这些问题，Accili博士构建出一种β细胞缺乏FoxO1的小鼠品种。刚开始时，小鼠似乎是正常的，但是在经历生理性应激如怀孕或衰老之后，小鼠表达低水平胰岛素和高水平胰高血糖素(glucagon)。这些反应在糖尿病病人体内也可观察到。
研究人员然后利用一种新的细胞谱系追踪(cell-lineage tracing)技术来找出β细胞到底发生什么。Accili博士说，“令我们吃惊的是，我们发现β细胞并没有消失，相反它们变成另一种不同类新的细胞。它们在一定程度上从完全特化的表达胰岛素的细胞返回到一种未分化的类似于祖细胞的多能性发育阶段。”此外，一些β细胞变成表达胰高血糖素的细胞，这将能够解释为什么糖尿病病人含有异常高水平的胰高血糖素。在其他的糖尿病模式小鼠中，他们在β细胞中也观察到同样的变化。
这项研究表明FoxO1在维持β细胞身份中发挥着至关重要的作用。但在代谢性应激时，β细胞逐渐失去FoxO1而开始去分化。这些发现提示着阻止β细胞去分化或诱导它们再次分化的策略可能改善II型糖尿病病人体内的葡萄糖平衡。(生物谷Bioon.com)
doi: 10.1016/j.cell.2012.07.029
PMC:
PMID:
Pancreatic β Cell Dedifferentiation as a Mechanism of Diabetic β Cell Failure
Chutima Talchai, Shouhong Xuan, Hua V. Lin, Lori Sussel, Domenico Accili
Diabetes is associated with β cell failure. But it remains unclear whether the latter results from reduced β cell number or function. FoxO1 integrates β cell proliferation with adaptive β cell function. We interrogated the contribution of these two processes to β cell dysfunction, using mice lacking FoxO1 in β cells. FoxO1 ablation caused hyperglycemia with reduced β cell mass following physiologic stress, such as multiparity and aging. Surprisingly, lineage-tracing experiments demonstrated that loss of β cell mass was due to β cell dedifferentiation, not death. Dedifferentiated β cells reverted to progenitor-like cells expressing Neurogenin3, Oct4, Nanog, and L-Myc. A subset of FoxO1-deficient β cells adopted the α cell fate, resulting in hyperglucagonemia. Strikingly, we identify the same sequence of events as a feature of different models of murine diabetes. We propose that dedifferentiation trumps endocrine cell death in the natural history of β cell failure and suggest that treatment of β cell dysfunction should restore differentiation, rather than promoting β cell replication.
