2型糖尿病是由内分泌胰腺中β细胞的功能障碍以及胰岛素抵抗引起的。这可能是由环境或遗传因素引起的。一篇新论文解释了一种以肥胖在葡萄糖失调中的作用为中心的糖尿病模型。

研究介绍

已经采用数学模型来预测在2型糖尿病的各个阶段使用抗糖尿病药物的长期效果。然而，考虑到多种致糖尿病因素（例如促进肥胖的环境）的影响，没有模型来预测这种情况。

现有研究表明，高胰岛素血症会恶化胰岛素抵抗，反之亦然。一些科学家声称，β细胞对脂肪或葡萄糖反应过度，产生异常高的胰岛素水平。这导致胰岛素抵抗作为预防胰岛素诱导的代谢应激的保护机制。

在PLOS Computational Biology上发表的论文中报道的模型，分析了多种致糖尿病因素，包括与个体糖尿病风险增加的肥胖阈值相关的那些因素，与种族相关的促进体重增加超过肥胖阈值的因素的容忍度，以及减肥手术对2型糖尿病风险的影响。

研究说明了什么？

基于研究差距，科学家们开发了一个模型来检验高胰岛素水平对胰岛素抵抗的影响。它将研究与β细胞功能障碍有关的多种因素对糖尿病发展的影响。

然后通过指定肥胖相关的致糖尿病因子来缩小由科学家构建的这种广义模型。它研究了肥胖如何影响体内葡萄糖调节。它预测了人类一生中葡萄糖和胰岛素水平的变化，显示了当暴露于肥胖相关的致糖尿病因子时，肝脏葡萄糖产生，胰岛素释放速率和功能性β细胞量的生长如何变化。

这些长期趋势表明，当适合特定人群（在这种情况下为皮马印第安人）时，与实际纵向数据密切相关。选择该组是因为有关葡萄糖浓度的长期变化和方向的长期随访数据。

该模型可以区分无血糖异常的高胰岛素血症患者与糖尿病前期和明显糖尿病患者，在高度促进肥胖的环境中，平均七年发生高胰岛素血症，十年后，糖尿病开始了。

在大约二十年中，β细胞衰竭开始表现为胰岛素水平下降，实际的胰岛素缺乏随着时间的推移而增加。

模拟还显示，当同一个体暴露于仅有轻度致肥胖风险的环境中时，疾病的进展速度和严重程度显著降低。

这支持了肥胖患者体重减轻有助于缓解糖尿病的发现。

结果证实了科学家的怀疑。通过适当控制肥胖，可以逆转或推迟2型糖尿病，或至少降低其严重程度。这也解释了减肥Roux-en-Y手术的显着效果，该手术通过减少肝糖异生和逆转β细胞功能障碍起作用，以产生快速持久的正常血糖恢复。该模型可以帮助确定这种手术的正确时间和患者获得最佳结果。

其次，β细胞功能障碍和胰岛素抵抗水平的个体特异性差异反映在2型糖尿病风险的变化中。只要肥胖相关的致糖尿病因子保持亚阈值，即使肥胖，该人仍保持血糖正常。随着门槛越来越高，糖尿病开始发展。

这样的个体化阈值可以提供肥胖水平的警告信号，以采取必要的干预措施来预防糖尿病的发作，这对于临床决策可能是有价值的。

一种名为个人脂肪阈值（PFT）的概念被用于个性化糖尿病患者的饮食计划，使用对特定类型的过量脂质的个体化敏感性，以及储存在胰腺和肝脏中的脂肪量。

同样，患有基础高胰岛素血症的种族可以通过减少对致肥胖因子的暴露来成功地预防糖尿病。

最后，科学家们研究了该模型中指定的几个关键参数的生物学机制，发现与2型糖尿病的发展有很大关系。获得了一些有趣的见解，包括与改善促进糖尿病的环境相比，当治疗旨在最大限度地减少糖尿病危险因素对β细胞的不利影响时，预测的预后改善。也就是说，当免受恶劣环境影响时，β细胞能更好地控制葡萄糖水平，而不是当治疗重点是通过饮食调整或锻炼来改变环境时。

同样，尽管胰岛素敏感性增加，但一些患者的血糖控制较差，这表明胰岛素抵抗不是治疗糖尿病所必需的唯一目标。长期血糖正常后，某些人会迅速发展为严重的糖尿病。先前长时间的出色血糖控制可追溯至降低肝脏中的葡萄糖生成，表明其作为治疗和预防目标的重要性。

有什么影响？

这项研究可能会鼓励采取精确的干预措施来预防糖尿病并促进个体化的患者治疗。

虽然此处用于了解糖尿病在致肥胖环境中的进展情况，但该模型可以研究其他因素的影响，例如甲状腺激素或肾上腺素分泌过多对体内葡萄糖调节系统的影响。

参考期刊:
Yang, B. et al. (2023). Modeling the progression of Type 2 diabetes with underlying obesity. PLOS Computational Biology. doi: https://doi.org/10.1371/journal.pcbi.1010914. https://journals.plos.org/ploscompbiol/article?id=10.1371/journal.pcbi.1010914.