科学家们报告称,使用表观遗传学方法发现了两种不同的产生胰岛素的β细胞亚型,每种亚型都具有可能有助于加深对1型和2型糖尿病的了解的特征。

这两种细胞类型——研究作者将其描述为ßHI和ßLO——在特定功能、大小、形状和表观基因组特征等方面有所不同。它们还表现出对比鲜明的表面标记图案,这有助于控制化学信息。ßHI细胞似乎在2型糖尿病中更为普遍。

与转录因子一样,表观遗传标记告诉基因何时激活。研究人员表示,这些新发现可能会以多种方式影响未来的糖尿病治疗,例如指导调整移植中ß细胞亚型的比例以确保最佳功能。

该团队由范安德尔研究所和马克斯普朗克免疫生物学和表观遗传学研究所的研究人员领导。他们的工作上周发表在CellMetabolism上,主要作者是MaxPlanck的ErezDror。

Beta或ß细胞控制着身体的代谢平衡。它们是唯一能够产生胰岛素的细胞,胰岛素通过指定可立即使用或储存的膳食糖来调节血糖水平。

在1型糖尿病中,ß细胞受到人体自身免疫系统的攻击,使其无法产生胰岛素。

2型糖尿病起因于胰岛素抵抗。人的饮食所导致的过量血糖会导致胰腺中的ß细胞超时工作。最终,这些细胞无法再跟上,血糖浓度会上升到危险的高水平。

这两种疾病都通过增强胰岛素作用来治疗,要么通过提供胰岛素本身,要么通过增强其活性并释放到血液中。一些1型糖尿病患者可能会选择进行ß细胞移植,这是一种将来自供体的功能细胞植入胰腺的实验性程序。

“所有细胞都在某种程度上有所不同,但这两种ß细胞亚型彼此之间存在离散且一致的差异。这表明它们作为胰岛素生产者具有两种不同但必要的功能。他们是专家,每个人都有自己的角色,”范安德尔研究所教授、该研究的资深作者J.Andrew Pospisilik博士说。

重要的是,亚型可以通过一种叫做CD24的蛋白质的存在与否来区分,CD24可以作为一种标记物,允许靶向一种类型而不是另一种。这种区别可能会为更精确的糖尿病治疗策略的开发提供信息,并提供一个关键工具,使糖尿病研究人员能够更好地深入研究每种细胞类型。

这些发现还可能重塑关于ß细胞如何在生命早期发育的已知信息。ß细胞是体内寿命最长的细胞之一,寿命为30至40年。与所有细胞一样,最早的ß细胞来自干细胞。这个过程主要由转录因子引导,转录因子“打开”和“关闭”基因。

在ß细胞中,该团队之前确定了一种称为H3K27me3的表观遗传标记是分化的关键驱动因素。在这项新研究中,他们发现相同标记的剂量控制ßHI与ßLO的数量,因此,为潜在的新型糖尿病治疗提供了新的目标。

“这种机制的美妙之处在于它的新颖性——它完全由表观遗传学驱动,没有转录因子的帮助,”Pospisilik说。“这里的关键是表观遗传变化可以被逆转,这引发了一系列对治疗有影响的问题。”