糖尿病是常见的老年病,我国约1亿人患病、约5亿人糖耐量受损。随着人体衰老,胰岛“工作”异常,血糖调控能力减弱,衰老和胰岛调控究竟有哪些关联?6月10日,《国家科学评论》(《National Science Review》)在线发表我国学者论文,这是国际上首次报道非人灵长类胰岛衰老的单细胞转录组图谱,并揭示了蛋白稳态失衡是胰岛β细胞衰老的关键特征和分子驱动力。通俗地说,科学家发现胰岛β细胞中一种“维稳”蛋白“老而生变”,使得葡萄糖增多时,胰岛素的正常分泌能力减弱。
要研究胰岛细胞,取材困难。论文通讯作者之一、中国科学院动物研究所研究员曲静介绍,“胰岛内包含多种分泌不同种类激素的细胞类型,受限于伦理和样本获取的技术难度,年龄性别严格匹配的高质量人类胰岛样本难以获取,这些因素极大地制约着灵长类胰岛细胞衰老的机制探究。”
为此,中国科学院动物研究所曲静研究组、刘光慧研究组,北京大学汤富酬研究组与中国科学院北京基因组研究所张维绮研究组组成的联合研究组选取不同年龄段的非人灵长类动物(食蟹猴)进行研究,对胰岛α细胞、β细胞、δ细胞和PP细胞等多种胰岛细胞进行单细胞精度的测序和基因表达分析,鉴定出一系列新型分子标志物。
“我们分析发现相比于其它细胞类型,α细胞和β细胞在衰老过程中更容易发生异常变化。”曲静说,随后,团队开始系统解析α细胞和β细胞的衰老相关分子谱变化,着力差异表达基因的功能富集、基因转录调控网络、细胞间相互作用等多角度分析。
分析结果显示,衰老使得β细胞中蛋白稳态严重受损,例如内质网分子伴侣蛋白在年老个体β细胞中表达上调。为了弄清楚β细胞中过表达的伴侣蛋白的作用,团队通过过表达的方法探究,发现它使得高葡萄糖刺激下胰岛素分泌量减弱。曲静解释,这表明年轻时起到“维稳”作用的伴侣蛋白年老而生变,可能是老年人糖耐量降低的驱动力。