應(yīng)用不同技術(shù)手段研究糖尿病領(lǐng)域精選論文導讀
11月14日是世界糖尿病日（World Diabetes Day' WDD），由世界衛(wèi)生組織和國際糖尿病聯(lián)盟于1991年共同發(fā)起。這一天是為了紀念胰島素發(fā)現(xiàn)者、加拿大科學家Frederick Banting的誕辰而設(shè)立的。其宗旨是引起全球?qū)μ悄虿〉木X和醒悟。
全球糖尿病的患病率和發(fā)病率一直在增長，目前全世界有十分之一的成年人患有糖尿病，估計有5.37億人。由于尚無根治糖尿病的方法，因此科研工作者從未停止糖尿病相關(guān)的科學研究。
在這里，小編為大家精選了幾篇應(yīng)用不同技術(shù)手段開展糖尿病相關(guān)研究的論文，如果你剛好也致力于糖尿病領(lǐng)域研究，希望能夠?qū)δ阌兴鶈l(fā)。
單細胞測序技術(shù)在糖尿病研究領(lǐng)域的應(yīng)用
案例一
迄今為止最大的小鼠腎臟單細胞圖譜
本文將snRNA-seq與DKD小鼠模型相結(jié)合，該模型重現(xiàn)了DKD的主要臨床和組織學特征，包括高血糖、高血壓、蛋白尿、進行性腎功能喪失和腎小球硬化，這是迄今為止最大的小鼠腎臟單細胞圖譜。選取70只DKD小鼠進行五種方案治療（對照劑與血管緊張素轉(zhuǎn)換酶抑制劑（ACEi）、羅格列酮（Rosi）、鈉-葡萄糖協(xié)同轉(zhuǎn)運蛋白-2抑制劑（SGLT2i）、ACEi+Rosi、ACEi+SGLT2i），然后選取治療后2天和2周兩個時間點收集14組的腎臟組織進行單細胞核轉(zhuǎn)錄組測序（snRNA-seq）�？偣搏@得了946,660個高質(zhì)量的單細胞，鑒定出18種主要的腎細胞類型，研究不同治療方案的基因表達差異，為了解細胞特異性腎臟對DKD和五種常見治療方案的轉(zhuǎn)錄反應(yīng)提供了有用的資源。
DOI：https://doi.org/10.1016/j.cmet.2022.05.010
案例二
將胰島細胞的生理功能紊亂與基因表達改變聯(lián)系起來
胰島細胞功能紊亂是人類代謝異常和疾病的主要因素之一。然而，直接將胰島細胞的生理功能紊亂與基因表達的精確改變聯(lián)系起來仍具有挑戰(zhàn)。本文中，研究人員通過單細胞測序結(jié)合胞外分泌和通道活性（patch-seq）在單細胞水平下研究內(nèi)分泌生理和轉(zhuǎn)錄組。研究人員收集了來自34名人類患病和未患病捐獻者的1369個patch-seq胰腺細胞。通過基因網(wǎng)絡(luò)和功能分析鑒別出一個β細胞功能異質(zhì)性相關(guān)的基因集，這個基因集可以用來預測電生理學。研究人員同時報導了2型糖尿病患者的轉(zhuǎn)錄機制，并將該方法延伸到1型糖尿病患者的凍存細胞，為了解健康和疾病人群中胰島細胞異質(zhì)性提供了有價值的資源。
DOI：https://doi.org/10.1016/j.cmet.2020.04.005
案例三
1型糖尿病的新細胞狀態(tài)
為了揭示T1D期間胰腺組織中發(fā)生的分子擾動，研究人員從24個T1D、自身抗體陽性（AAb+）和非糖尿�。▽φ眨┢鞴俟w的胰島構(gòu)建了約80,000個單細胞RNA測序（scRNA-seq）文庫，成功識別了主要的內(nèi)分泌和外分泌細胞類型以及胰腺免疫細胞。細胞類型之間的轉(zhuǎn)錄組差異推動了主要細胞分支的分離，并且供體狀態(tài)在細胞類型內(nèi)進一步分離。研究人員進一步比較AAb+和T1D細胞的轉(zhuǎn)錄組差異，發(fā)現(xiàn)二者相比于對照組都表現(xiàn)出顯著的轉(zhuǎn)錄變化，且二者供體在內(nèi)分泌和外分泌細胞類型上有著部分共同的轉(zhuǎn)錄組學變化。該研究從轉(zhuǎn)錄組學到導管細胞空間蛋白質(zhì)組學的多模式單細胞測量表明，導管細胞在轉(zhuǎn)錄上與耐受性DC相似，這意味著這些外分泌細胞在調(diào)節(jié)長期T1D中的T細胞活性方面發(fā)揮著未被重視的作用。AAb+個體胰腺細胞中的分子表型變化將促進我們對T1D中發(fā)生的早期胰腺擾動的理解。
DOI：https://doi.org/10.1038/s42255-022-00531-x
案例四
成年小鼠胰腺蛋白C受體陽性（Procr+）細胞群
文章通過體外培養(yǎng)獲得胰島類器官，是糖尿病研究領(lǐng)域的一個重大突破。本文中，研究人員通過單細胞RNA測序（scRNA-seq），描述了一種以前未被識別的成年小鼠胰腺蛋白C受體陽性（Procr+）細胞群。這些細胞存在于胰島，不表達分化標記物，具有上皮-間質(zhì)轉(zhuǎn)化的特征。通過遺傳譜系追蹤，Procr+胰島細胞克隆擴增，并在成年期產(chǎn)生所有四種內(nèi)分泌細胞類型。分選后的Procr+細胞，占胰島細胞總數(shù)的1%，在克隆密度下培養(yǎng)時可穩(wěn)定地形成胰島類器官。通過連續(xù)傳代，可以在較長時間內(nèi)保持指數(shù)擴增，而在培養(yǎng)的任何時間點都可以誘導分化。在分化胰島器官中，β細胞占主導地位,而α、δ、PP細胞發(fā)生在較低的頻率。類器官對葡萄糖有反應(yīng)并分泌胰島素。在糖尿病小鼠移植后，這些器官逆轉(zhuǎn)了疾病。這些結(jié)果表明，成年小鼠胰島含有Procr+內(nèi)分泌祖細胞群。
DOI：https://doi.org/10.1016/j.cell
Simoa技術(shù)在糖尿病研究領(lǐng)域的應(yīng)用
案例一
糖尿病可加劇帕金森患者的神經(jīng)損傷
為了研究PD患者中糖尿病與帕金森病(PD)的發(fā)病率和流行率的關(guān)系，德國漢堡大學的Merve Uyar等人，在帕金森病生物標志物（MARK-PD）研究中評估了流行性糖尿病和HbA1c水平與血清NfL水平的關(guān)系。
他們用Simoa分析了195例有HbA1c值的PD患者血清中的NfL濃度。評估運動功能（MDS-UPDRS III，Hoehn & Yahr[H&Y]）和認知功能（蒙特利爾認知評估[MoCA]），并從醫(yī)療記錄中記錄血管合并癥。
結(jié)果顯示，患有糖尿病的PD患者血清NfL水平較高，MoCA評分較低，與年齡、體重指數(shù)(BMI)和血管危險因素無關(guān)。在未經(jīng)調(diào)整和年齡/BMI已調(diào)整的模型中，糖尿病與較高的H&Y階段有關(guān)；HbA1c水平較高也與NfL增加有關(guān)。
該研究的重要意義在于揭示了在PD患者中，糖尿病和高濃度的HbA1c與神經(jīng)軸損傷和認知障礙的增加有關(guān)。首次表明糖尿病和HbA1c與PD患者神經(jīng)軸索損傷的血液標志物NfL相關(guān)。
DOI：https://doi.org/10.1002/mds.29009
案例二
血漿NfL水平可提高T2D和顯性T2D患者神經(jīng)變性風險的確定
為了研究NfL與正常血糖(NG)、糖尿病前期(PD)和2型糖尿病(T2D)患者的糖尿病狀態(tài)和血糖參數(shù)的相關(guān)性，本文的研究者們通過Simoa平臺對病患者的血漿Nfl水平進行了檢測，并將這些年齡在40 - 75歲之間的測試者做了分組（NG=30、PD=48和T2D=29)，臨床和描述性數(shù)據(jù)都納入橫斷面分析。
結(jié)果顯示，血漿NfL與空腹血糖呈顯著正相關(guān)(r = 0.2824;p = 0.0032)，與空腹胰島素和胰島素抵抗無關(guān)。血漿Nfl水平在糖尿病組間有顯著差異(T2D >PD >NG, p=0.0046)，事后分析顯示，T2D組血漿NfL水平[12.4 (5.21)pg/mL]明顯高于PD組[10.2 (4.13)pg/mL]和NG組[8.37 (5.65)pg/mL]。在調(diào)整了年齡、性別、BMI、HOMA-IR和體育活動后，糖尿病狀態(tài)與NfL之間的關(guān)系仍然顯著(調(diào)整后的r2 = 0.271, p = 0.035)。
這些結(jié)論說明，如果將血漿NfL水平添加到現(xiàn)有的臨床試驗中，可提高T2D和顯性T2D人群神經(jīng)退行性病變風險的確定。相信在未來血漿NfL水平可能成為神經(jīng)退行性變嚴重程度與糖尿病血糖狀況惡化有關(guān)的標記物。
DOI：https://doi.org/10.3389/fendo.2022.915449
案例三
血清生物標志物能更好地預測1型糖尿病患者的腎臟疾病進展
為了研究了血清或尿液中的候選生物標志物是否能比eGFR更好地預測1型糖尿病患者的腎臟疾病進展，來自英國的科學家以一批起始eGFR低于或高于75 ml/min/1.73 m2的患者為樣本(N = 1629)，中位隨訪時間為5.1年。使用多重Elisa和Simoa平臺測量了9個血清生物標志物和13個尿液生物標志物。并將其表現(xiàn)與尿白蛋白/肌酐比(ACR)進行比較。
結(jié)果顯示，7個血清和7個尿液生物標志物與最終eGFR或進展至<30 ml/min/1.73 m2密切相關(guān)，相關(guān)性最強的是血清TNFR1、KIM1、CD27抗原、α-1-微球蛋白和syndecan-1。而且在正常白蛋白尿參與者中，這種血清的相關(guān)性也非常顯著。在基線協(xié)變量之上，血清生物標志物預測最終eGFR的r2從0.702增加到0.743，單獨ACR從0.702提高到0.721。血清生物標志物預測進展至<30 ml/min/1.73 m2的AUC提高，從0.876增加到0.953，單獨ACR則增加到0.911。其他泌尿生物標志物沒有優(yōu)于ACR。
在預測1型糖尿病患者腎臟疾病進展方面，易于測量的血清生物標志物和血清肌酐可能優(yōu)于ACR，并且隨著進一步的發(fā)展可能消除尿檢測的需要。
DOI：https://doi.org/10.1007/s00125-019-05081-8
案例四
肥胖和糖尿病患者循環(huán)淀粉樣蛋白濃度升高可加劇血管功能障礙
糖尿病、肥胖和阿爾茨海默病(AD)均與血管并發(fā)癥和一氧化氮(NO)生成受損有關(guān)。此外，BACE1、APP和β-淀粉樣蛋白(Aβ)的增加也與血管疾病的發(fā)展有關(guān)，而且BACE1和Aβ增加的同時伴隨高血糖和高血脂。然而，肥胖與糖尿病、Aβ升高和血管功能障礙之間的因果關(guān)系尚不清楚。
英國利茲大學和鄧迪大學的科學家們報道了小鼠的飲食誘導肥胖(DIO)增加了血漿和血管的Aβ42，這與NO生物利用度降低、內(nèi)皮功能障礙和血壓升高相關(guān)�；蚧蛩幚斫档虰ACE1活性和Aβ42可預防和逆轉(zhuǎn)這些結(jié)果。相比之下，在小鼠中表達人類突變APP或?qū)β42輸注到對照組小鼠中模擬肥胖水平，會損害NO的生成、導致血管松弛和血壓升高。較高水平的Aβ42可降低內(nèi)皮NO合成酶(eNOS)、環(huán)GMP (cGMP)和蛋白激酶G (PKG)活性，與飲食無關(guān)。降低Aβ42可逆轉(zhuǎn)eNOS/cGMP/PKG通路中的DIO缺失，降低內(nèi)皮素-1。
這些研究結(jié)果表明，BACE1抑制劑可能在糖尿病相關(guān)血管疾病的治療中具有治療價值。
DOI：https://doi.org/10.1172/JCI122237
案例五
評價IL-15是否參與妊娠期糖尿病的發(fā)病機制
IL-15的異常表達與肥胖和糖尿病的發(fā)生發(fā)展有關(guān)。妊娠期糖尿病(GDM)是妊娠期最常見的代謝疾病，可導致許多并發(fā)癥，增加先兆子癇、胎兒和新生兒死產(chǎn)、巨大兒、生長受限等的風險，以及易患T2DM和肥胖。然而，關(guān)于IL-15在妊娠期糖尿病(GDM)中的作用研究較少。
華中科技大學同濟醫(yī)學院的研究者們通過Simoa平臺檢測人血清中IL-15的水平，來評價IL-15是否參與妊娠期糖尿病的發(fā)病機制。結(jié)果顯示，IL-15在妊娠過程中始終在胎盤中表達，并隨妊娠進展而動態(tài)變化，滋養(yǎng)層細胞為胎盤中IL-15的主要來源。胎盤中IL-15的表達與75g口服葡萄糖耐量試驗(OGTT)血糖濃度呈正相關(guān)，與新生兒體重呈負相關(guān)。進一步的體外研究表明，外源性IL-15的加入可促進滋養(yǎng)層細胞的增殖，其通過激活JAK/STAT信號通路，提高了滋養(yǎng)層細胞的侵襲和成管能力，而此通道可被JAK抑制劑阻斷。
研究結(jié)論和意義：在妊娠期胎盤中，IL-15的表達是動態(tài)變化的，且在GDM患者胎盤中表達上調(diào)。此外，IL-15在體外可通過JAK/STAT信號通路改變滋養(yǎng)層細胞的生物學行為，這些可能與GDM的胎盤病理有關(guān)。這一發(fā)現(xiàn)為研究GDM患者胎盤的病理生理變化提供了新的方向。
