Cell Metabol：科学家发现两种能产生胰岛素的β细胞亚型

目前，研究人员对于明确和稳定细胞亚型背后的分子机制仍然知之甚少。近日，一篇发表在国际杂志Cell Metabolism上题为“Epigenetic dosage identifies two major and functionally distinct β cell subtypes”的研究报告中，来自德国马普研究所等机构的科学家们通过研究识别出了两种不同的产生胰岛素的β细胞亚型，其每一种都具有关键的特征，或许能被用来更好地理解并治疗人类的1型和2型糖尿病。

β细胞是机体代谢平衡的关键守护者，其也是唯一能产生胰岛素的细胞，能通过指定饮食中的糖类立即使用或存储来调节机体的血糖水平；在1型糖尿病中，β细胞往往会被宿主机体自身的免疫系统所攻击，从而促使机体无法产生胰岛素。而2型糖尿病则产生于机体的胰岛素耐受，来自个体饮食中产生的过量的血糖会促使胰腺中的β细胞加班工作，最终β细胞就不能跟上正常发挥作用的节奏，从而就会使得血糖的浓度上升到危险的水平。

这两种疾病都能通过增强胰岛素的作用或通过提供胰岛素，亦或者是通过增强其活性并将胰岛素释放到血液中来治疗；有些1型糖尿病患者或许会选择进行β细胞的移植，在这种实验性程序中，来自供体机体的功能性细胞会被植入到患者的胰腺中。本文研究结果揭示了多条潜在的通路，其或能为未来糖尿病新型疗法的开发指明道路，比如通过调整胰腺中β细胞亚型的比率来确保其能实现最佳的功能。研究者J. Andrew Pospisilik博士说道，所有细胞都会存在某种程度的变化，但这两种β细胞亚型则是离散的，且彼此之间并不相同，这就表明，其作为胰岛素产生者，或许具有两种不同但却非常必要的功能，其都是“专家”，但各司其职；研究人员还在糖尿病患者中观察到了一种亚型和另一种亚型之间比率的不同，理解这两种细胞类型以及彼此之间的关联或许能帮助研究人员绘制出一幅完整的糖尿病发病机制图谱并为开发新型疗法提供新的机会。

科学家们早就认识到了β细胞之间的差异，但本文研究中，研究人员首次清楚地划分了特定细胞亚型的特征，而这些研究发现是在小鼠模型和人类β细胞样本中发现的。研究者将这两种β细胞亚型描述为βHI和βLO，其二者在特定的功能、尺寸、形状和表观基因组特征等方面存在一定的差异，同时其还表现出了完全不同的细胞表面标志物模式，这或许就能帮助细胞发送并接受化学信息，βHI细胞似乎在2型糖尿病中更为普遍一些。重要的是，这种亚型能通过一种名为CD24的蛋白的存在或不存在来进行区分，CD24能作为一种特殊的标志物来允许针对一种类型而并非另一种类型，这种区分或许就能指导科学家们开发更为精准的糖尿病疗法策略，同时提供一种关键的工具来促使糖尿病研究人员更好地深入研究不同的细胞类型。

科学家发现两种能产生胰岛素的β细胞亚型。

图片来源：Cell Metabolism (2023). DOI:10.1016/j.cmet.2023.03.008

同时，相关研究发现还能重塑人们理解机体在生命早期形成β细胞的方式和机制，β细胞是机体中寿命最长的细胞之一，其寿命长达30-40年，与所有细胞一样，最早的β细胞来自干细胞，而干细胞是一张白纸，其能分化为组成机体的许多不同的细胞类型在，这一过程主要由称之为转录因子的特定蛋白质所引导，其能开启或关闭基因的表达。然而，本文研究表明，β细胞或许就是一个特例，研究者识别出，表观遗传剂量（并不是转录因子）或许是决定β细胞转化为βHI或βLO细胞背后的驱动力，而这是研究人员首次证明表观遗传剂量能改变相关细胞类型的比率。

与转录因子一样，表观遗传标志物还能告诉基因何时处于活跃状态以及何时沉默，表观遗传剂量指的就是这些标志物的数量或水平。在β细胞中，研究人员此前识别出了一种称之为H3K27me3的表观遗传学标记或许能作为细胞分化的关键驱动子，但在本文最新研究中，研究者发现，同一标志物的剂量或许能控制βHI和βLO细胞的数量，因此，这或许就为开发潜在的新型糖尿病疗法提供了一种新型靶点。研究者Pospisilik指出，这种机制的美妙之处就在于其新颖性，其纯粹是由表观遗传学力量所驱动，而并没有转录因子的帮助，而本文研究的关键之处在于，表观遗传改变能被逆转，这或许就揭开了一大堆对疗法能产生影响的问题。

综上，本文研究结果表明，表观遗传剂量能作为细胞亚型分化的一种新型调节子，同时研究人员还识别出了两种新型功能不同的β细胞亚型。

原始出处：

Erez Dror,Luca Fagnocchi,Vanessa Wegert, et al. Epigenetic dosage identifies two major and functionally distinct β cell subtypes, Cell Metabolism (2023). DOI:10.1016/j.cmet.2023.03.008