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糖尿病和致癌机制探索

你体内的每一个细胞都对激素胰岛素有反应,如果这个过程开始失败,就会患上糖尿病。在一个意想不到的发现中,乔斯林糖尿病中心的科学家发现了四种可以产生对人体细胞有活性的胰岛素样激素的病毒。这一发现为揭示可能导致糖尿病或癌症的生物机制带来了新的可能性。

“我们的研究可能有助于开辟一个我们称之为微生物内分泌学的新领域,”Joslyn研究员Emrah Altindis博士说道,他是PNAS期刊论文的主要作者。“我们证明这些病毒胰岛素样肽可以作用于人类和啮齿动物细胞。由于我们所接触的微生物肽数量非常多,因此有一个新的宿主 - 微生物相互作用的窗口。我们希望研究这些过程将会帮助我们更好地了解微生物在人类疾病中的作用。“

“事实上,病毒性胰岛素样激素的发现提出了他们在糖尿病,自身免疫性疾病,癌症和其他代谢疾病中的作用的问题,”乔治林首席学术官兼医学博士C. Ronald Kahn说。本文的高级作者。

调查的关键理念来自Altindis,他之前的研究重点是制造针对细菌的疫苗,参加了Joslin研讨会,讨论了驱动1型糖尿病的自身免疫反应的潜在原因。他开始假设细菌或病毒是否会产生可能有助于引发疾病的胰岛素样肽(小型蛋白质)。

通过分析保存病毒基因组序列的大型公共研究数据库,他和他在Joslin的同事们发现,各种病毒可以产生全部或部分与16种人体激素和调节蛋白相似的肽。

“真正引起我们注意的是四种具有胰岛素样序列的病毒,”Kahn说,他也是哈佛医学院的Mary K. Iacocca医学教授。

这些病毒来自已知感染鱼类的病毒家族。为了确定它们是否能够在哺乳动物中活跃,Joslin团队与印第安纳大学化学教授Richard DiMarchi合作,他的实验室化学合成了这些病毒胰岛素样肽(VILP)。

在小鼠和人类细胞中进行实验,科学家研究了VILP是否可以像激素一样起作用。他们的实验证明,VILPs确实可以与人胰岛素受体和受体结合,形成一种名为IGF-1(胰岛素样生长因子1)的密切相关的激素。这些是细胞上的关键蛋白质,告诉它们摄取葡萄糖并生长。另外,肽可以刺激由人胰岛素和IGF-1刺激的细胞内的所有信号传导途径。注射病毒肽的小鼠血糖水平较低,这是胰岛素作用的另一个迹象。此外,对人体肠道中发现的病毒数据库的分析显示人类暴露于这些病毒的证据。

“这些病毒肯定会感染鱼类和两栖动物,但它们并不知道会感染人类,”Kahn指出。“然而,人类可能只是通过吃鱼来接触这些病毒。没有人直接检查病毒是否会感染细胞或至少部分通过肠道吸收。”

现在,科学家们将扩大对其他产生类人激素的病毒的研究。“这一发现是冰山一角,”卡恩说。“据认为,有超过30万种病毒可以感染或携带在哺乳动物体内,其中只有7,500种,或约2.5%,已被测序。因此,我们当然希望能找到更多的病毒激素,包括更多病毒胰岛素,将来。“

“这项研究也开辟了研究1型糖尿病和自身免疫的新方面,”他说。“可能是这些或类似的微生物胰岛素样分子可能是引发1型糖尿病自身免疫反应的环境触发因素。另一方面,你也可以想象这可能使免疫反应脱敏并可能具有保护作用。”

类似的问题对于代谢性疾病如2型糖尿病和肥胖是开放的,其中身体不能对胰岛素作出适当的反应。“你可以设想这些病毒肽可以保护或促成胰岛素抵抗,”Kahn说。

这些或类似的病毒也可能是某些人类癌症的一个因素。“如果这些病毒在肠道内,那么它们产生的VILP是否会刺激肠道细胞生长,从而导致肠道息肉或肿瘤?”卡恩问道。“或者,如果它们被吸收或变得具有传染性,它们是否会感染体内的任何器官?”

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