PNAS:特殊的肠道菌群肽类或参与人类1型糖尿病的发生

2022-08-01 生物谷 生物谷

来自波士顿学院等机构的科学家们通过研究识别出了一种特定类别的人类肠道细菌,其或能制造一种含有特殊氨基酸序列的蛋白,从而就能模拟1型糖尿病中被宿主机体免疫系统所靶向作用的胰岛素肽类。

在1型糖尿病中,机体会出现针对胰腺β细胞的免疫细胞,胰腺β细胞在胰岛素的产生和分泌过程中发挥着重要作用,这种免疫反应最早的目标之一就是胰岛素分子中的特定氨基酸序列(肽类序列),然而目前研究人员并不清楚诱发这种自身免疫性反应背后的分子机制。

近日,一篇发表在国际杂志Proceedings of the National Academy of Sciences上题为“A gut microbial peptide and molecular mimicry in the pathogenesis of type 1 diabetes”的研究报告中,来自波士顿学院等机构的科学家们通过研究识别出了一种特定类别的人类肠道细菌,其或能制造一种含有特殊氨基酸序列的蛋白,从而就能模拟1型糖尿病中被宿主机体免疫系统所靶向作用的胰岛素肽类,分析结果表明,靶向作用1型糖尿病中胰岛素肽类的免疫细胞或能与来自肠道菌群肽类的类似序列发生交叉反应,而且这种细菌的存在还能加速1型糖尿病小鼠模型糖尿病的发病。重要的是,进一步调查研究还揭示了肠道菌群的存在与具有遗传风险的1型糖尿病儿童患1型糖尿病之间的关联。

研究者C. Ronald Kahn指出,尽管遗传和家族史都会促进机体患1型糖尿病,但1型糖尿病在儿童中的发病率正在上升,其速度超过了仅以遗传为基础所能解释的观点,本文研究结果表明,暴露于类似于胰岛素肽类的细菌所产生的肽类中或许会刺激或增强开启1型糖尿病的自身免疫反应。文章中,研究人员分析了微生物数据库并识别出了47种微生物肽类或与能与在1型糖尿病中成为靶点的胰岛素肽类(即insB:9-23肽类)相匹配,其匹配度高达50%或以上,随后研究人员还合成了17种最相似的候选肽类分子,并检测其是否能激活在1型糖尿病出现的insB:9-23特异性免疫细胞,结果发现,仅有一种来自肠道菌群Parabacteriodes distasonis所产生的肽类能激活人类和小鼠针对insB:9-23肽类的特异性免疫细胞。

图片来源:https://www.pnas.org/doi/abs/10.1073/pnas.2120028119

随后研究人员发现,将这种细菌给予携带1型糖尿病风险因素的小鼠或许会导致其胰腺胰岛素产生的胰岛细胞发生严重炎症,同时会使其糖尿病提前发作;对269名0-3岁的婴儿(具有易于患1型糖尿病的倾向)进行人类肠道微生物组分析后,研究者发现,早期肠道微生物组中有这种细菌的婴儿患1型糖尿病的风险要比没有携带这种细菌的婴儿高得多。综合来看,本文研究结果表明,正常肠道微生物组中的肽类或能模拟胰岛素肽类,同时其还能潜在诱发早期1型糖尿病开端或加剧疾病的进展,这一概念或许适用于其它自身免疫性疾病。

研究者Kahn说道,大量的人类肠道微生物组研究都表明,包括多发性硬化症、炎性肠病等自身免疫性疾病患者机体肠道微生物的组成会明显不同于健康个体,本文研究也揭示了一种新的关联,即正常肠道微生物所制造的一种肽类或许与1型糖尿病患者自身免疫反应之间存在着一定的分子模拟效应,这就提示研究人员有望开发出新型工具(包括疫苗、抗生素或益生菌)来预防并治疗1型糖尿病和其它自身免疫性疾病。综上,本文研究结果揭示了肠道微生物所衍生的insB:9–23模拟肽类或许在1型糖尿病病理学进展过程中扮演着非常重要的角色。

原始出处:

Khyati Girdhar,Qian Huang,I-Ting Chow, et al. A gut microbial peptide and molecular mimicry in the pathogenesis of type 1 diabetesProceedings of the National Academy of Sciences (2022). DOI: 10.1073/pnas.2120028119

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