眾所周知，糖尿病是一組以高血糖為特征的代謝性疾病。高血糖則是由于胰島素分泌缺陷或其生物作用受損，或兩者兼有引起。

      而最近有項研究發(fā)現：病毒感染與糖尿病之間存在關(guān)聯(lián)！

     該項研究由西班牙國家癌癥研究中心（CNIO）納比爾·朱德（Nabil Djouder）領(lǐng)導，并于10月20日發(fā)表在《Cell Reports Medicine》上，題為“Coxsackievirus B Type 4 Infection in β Cells Downregulates the Chaperone Prefoldin URI to Induce a MODY4-like Diabetes via Pdx1 Silencing”。

圖  文章發(fā)表   來(lái)源：《Cell Reports Medicine》

      盡管尚不知道病毒在“體內”直接以及在分子水平上的作用機制，但某些腸病毒感染可能會(huì )誘發(fā)糖尿病?，F在，由西班牙國家癌癥研究中心（CNIO）的納比爾·朱德（Nabil Djouder）領(lǐng)導研究小組在細胞報告中首次展示了柯薩奇B4病毒（CVB4）如何誘發(fā)糖尿病。這項發(fā)現為糖尿病尋找新的治療策略開(kāi)辟了道路。

圖形概要

      研究人員還指出，這一發(fā)現可能與COVID-19的流行有關(guān)，因為之前有研究表明SARS-CoV-2病毒感染可能導致糖尿病的發(fā)生。Djouder和他的團隊建議，由于SARS-CoV-2受體在內分泌腺中分泌，因此它可以像CVB4一樣起作用并導致糖尿病，而與免疫反應無(wú)關(guān)。

圖1    CVB4感染導致URI丟失并影響β細胞功能

（A）來(lái)自人胰島異種移植物在CVB4或模擬感染小鼠中的胰島素和胰高血糖素的免疫熒光（IF）

（B和C）量化胰島素（B）和胰高血糖素（C）陽(yáng)性細胞的比例。每個(gè)視野至少計數100個(gè)胰腺移植物中的細胞，每個(gè)樣本最多計數5個(gè)視野（n = 10和7）

（D）來(lái)自小鼠的CVB4感染的人胰島異種移植物的PDX1的免疫組織化學(xué)（IHC）。虛線(xiàn)輪廓表示腎臟和人體移植物之間的界限

（E）PDX1 +細胞的定量（n = 10和7）

（F）來(lái)自小鼠的CVB4或模擬感染的人類(lèi)胰島異種移植的URI的IHC

（G）URI染色強度的定量（n = 10和7）

（H）CVB4或模擬感染的原代人胰島中URI，PDX1和紐蛋白的Western印跡（WB）（來(lái)自2個(gè)供體的代表性印跡）

（I）感染CVB4（或滅活的CVB4）的INS-1E細胞中病毒蛋白1（VP1）和PDX1的IF。星號表示感染了CVB4的細胞

（J）定量感染CVB4或滅活的CVB4的PDX1 + INS-1E細胞。每場(chǎng)至少100個(gè)細胞，每個(gè)樣本至少3個(gè)場(chǎng)（N = 3）

（K）從VP1 PDX1核陽(yáng)性細胞的定量+細胞（VP1）和VP1 -在CVB4感染INS-1E細胞中的細胞（NO VP1）。每個(gè)視野至少計數100個(gè)細胞，每個(gè)樣本至少計數3個(gè)視野（N = 3）

（L）感染CVB4（MOI 5、0.5、0.05和0.005）或滅活的CVB的INS-1細胞中URI，PDX1，caspase-3和紐蛋白的WB

數據是平均值±SEM。使用學(xué)生t檢驗進(jìn)行統計分析。* p <0.05；∗∗ p <0.01；∗∗∗ p <0.001。比例尺，在（D）和（F）中為50μm; （A）和（I）中25μm

      腸病毒除了柯薩奇病毒，還包括脊髓灰質(zhì)炎病毒和孤兒病毒。它可誘發(fā)輕度流感甚至更嚴重的疾病，例如心肌炎、心包炎、腦膜炎或胰腺炎。研究人員懷疑這些病毒可誘發(fā)人類(lèi)糖尿病，但分子機制尚不清楚。

      為了找到并解釋相關(guān)原理，CNIO研究人員將感染了CVB4的人胰腺細胞移植到小鼠身上。

      他們觀(guān)察到：人類(lèi)胰島移植小鼠和大鼠胰島素瘤細胞中的柯薩奇B4病毒（CVB4）感染顯示非常規的prefoldin RPB5相互作用子（URI）和PDX1的丟失，影響β細胞的功能和特性。小鼠胰腺的遺傳URI消融導致β細胞中PDX1耗竭。

      在PD細胞中過(guò)表達URI的糖尿病PDX1雜合小鼠對葡萄糖的耐受性更高。從機制上講，URI丟失會(huì )觸發(fā)雌激素受體的核易位，從而導致DNA甲基轉移酶1（DNMT1）表達，從而誘導Pdx1啟動(dòng)子甲基化和沉默。因此，去甲基化劑普魯卡因酰胺介導的DNMT1抑制作用恢復了胰腺URI耗竭小鼠的PDX1表達，并預防糖尿病。最后，人類(lèi)糖尿病患者的β細胞顯示出病毒蛋白1與URI，PDX1和DNMT1水平之間的相關(guān)性。URI和DNMT1表達以及PDX1沉默提供了腸病毒感染與糖尿病之間的因果關(guān)系。

圖2   小鼠胰腺的遺傳URI消融導致葡萄糖耐受不良和過(guò)早死亡

（A）Pdx1-cre和Uri1 flox / flox的存活曲線(xiàn)；Pdx1-cre男性（n = 10和7）

（B）7周齡Pdx1-cre和Uri1 flox / flox的有機體指數；Pdx1-cre胰腺（n = 9和6）

（C）7周齡Pdx1-cre和Uri1 flox / flox的空腹血糖水平；Pdx1-cre男性（n = 10和7）

（D）7周齡Pdx1-cre和Uri1 flox / flox的空腹血漿胰島素水平；Pdx1-cre小鼠（n = 8和5）

（E和F）7周齡Pdx1-cre和Uri1 flox / flox的葡萄糖耐量和胰島素分泌測試；Pdx1-cre小鼠（n = 10和7）

（G）7周齡Pdx1-cre和Uri1 flox / flox的胰腺胰島素水平；Pdx1-cre小鼠（n = 12和4）

（H）7周齡Pdx1-cre和Uri1 flox / flox的蘇木精和曙紅染色（H＆E）；Pdx1-cre小鼠

（IK）β細胞密度（I），β細胞質(zhì)量（J）和Pdx1-cre和Uri1 flox / flox的平均胰島大?。↘）；Pdx1-cre胰島（n = 8和5）

（L）人和Uri1 flox / flox糖尿病比較和特征；Pdx1-cre

數據是平均值±SEM。使用Mantel-Cox檢驗，Student's t檢驗和2通方差分析進(jìn)行統計分析。* p <0.05；∗∗ p <0.01；∗∗∗ p <0.001。比例尺，100μmin（H）

圖3   URI控制小鼠的PDX1表達和β細胞身份

（A）7周齡的Pdx1-cre和Uri1 flx / flox的WB ; Pdx1-cre胰腺，標準化為GLUT2表達

（B）來(lái)自7周齡Pdx1-cre和Uri1 flox / flox的指定mRNA的qRT-PCR ; Pdx1 cre胰腺，標準化為β-actinmRNA表達（n = 6和5）

（C）2天大的Pdx1-cre和Uri1 flox / flox中的胰島素和PXD1的IF ; Pdx1-cre胰腺（產(chǎn)后）

（D–F）2天大的Pdx1-cre和Uri1 flox / flox中PDX1核表達（D），PDX1 +細胞百分比（E）和胰島素表達（F）的定量；Pdx1-cre胰腺（n = 6和7）

（G）胰腺至2日齡Pdx1-cre和Uri1 flox / flox的體重；Pdx1-cre小鼠（n = 5）

（H）2天大的Pdx1-cre和Uri1 flox / flox中每個(gè)區域的胰島面積；Pdx1-cre胰腺（n = 6和7）

（I）2天大的Pdx1-cre和Uri1 flox / flox的空腹血糖水平；Pdx1-cre小鼠（n = 7和8）

（J）7周齡Pdx1-cre和Uri1 flox / flox的空腹胰高血糖素水平；Pdx1-cre小鼠（n = 12和11）

（K）在7周齡的Pdx1-cre和Uri1 flox / flox中胰島素（紅色）和胰高血糖素（綠色）的共聚焦IF ；Pdx1-cre胰腺

（L）在7周齡的Pdx1-cre和Uri1 flox / flox中每個(gè)視野的多激素細胞的定量；Pdx1-cre胰腺。每個(gè)樣品最多檢查1個(gè)切口中的5個(gè)場(chǎng)（n = 5和6）

（M）來(lái)自小鼠的CVB4感染的人胰腺異種移植物的胰島素和胰高血糖素的共聚焦IF。星號代表雙激素細胞

（N）定量雙激素（胰島素和胰高血糖素）陽(yáng)性細胞。每個(gè)樣品最多檢查1個(gè)切口中的5個(gè)場(chǎng)（n = 10和7）

數據是平均值±SEM。使用學(xué)生t檢驗進(jìn)行統計分析。* p <0.05；∗ p ＜0.01。比例尺，（C）為25μm，（K）和（M）為50μm

圖4   通過(guò)調節PDX1表達來(lái)維持葡萄糖穩態(tài)需要URI

（A）7周大的hURI1 （+ / KI）中的PDX1和胰島素的IF ; Pdx1 （tTA / +）和hURI1 （+ / +）; Pdx1 （tTA / +）升高

（B和C）量化7周齡hURI1 （+ / KI）中PDX1核表達（B）和PDX1 +細胞百分比（C ）；Pdx1 （tTA / +）和hURI1 （+ / +）; Pdx1 （tTA / +）升高（n = 8和7）

（D和E）7周大的hURI1 （+ / KI）中的葡萄糖耐量（D）和胰島素分泌測試（E ）；Pdx1 （tTA / +）和hURI1 （+ / +）; Pdx1 （tTA / +）雌性（n = 7和6）

（F）7周齡hURI1 （+ / KI）中胰島素和胰高血糖素的中頻和透射電鏡；Pdx1 （tTA / +）和hURI1 （+ / +）; Pdx1 （tTA / +）升高

（G）7周齡hURI1 （+ / KI）中胰島素的定量；Pdx1 （tTA / +）和hURI1 （+ / +）; Pdx1 （tTA / +）胰腺（n = 5）

（H）7周齡hURI1 （+ / KI）中胰島素顆粒的定量；Pdx1 （tTA / +）和hURI1 （+ / +）; Pdx1 （tTA / +）胰腺（n = 4）

（I）7周大的hURI1 （+ / +）的胰島中的胰島素分泌；Pdx1 （tTA / +）和hURI1 （+ / KI）; 用2.6 nM葡萄糖，18 nM葡萄糖，20 mM KCl，100μM甲苯磺丁酰胺或1μM毛喉素刺激30分鐘的Pdx1 （tTA / +）胰腺（n = 12和11）

（J）在7周齡的Pdx1-cre，hURI1 （+ / +）中進(jìn)行葡萄糖耐量試驗; Pdx1 （tTA / +），Uri1 flox / flox ; Pdx1-cre和hURI1 （+ / KI）; Pdx1 （tTA / +）; Uri1亞麻/亞麻; Pdx1-cre雌性（n = 5、5、8、10）。hURI1 （+ / +）之間進(jìn)行統計分析；Pdx1 （tTA / +）和hURI1 （+ / KI）; Pdx1 （tTA / +）; Uri1亞麻/亞麻; Pdx1-cre

（K）hURI1出生率的統計差異（+ / +）；Pdx1 （tTA / +）; Uri1亞麻/亞麻; Pdx1-cre和hURI1 （+ / KI）; Pdx1 （tTA / +）; Uri1亞麻/亞麻; Pdx1-cre小鼠

數據是平均值±SEM。使用學(xué)生t檢驗和2通方差分析進(jìn)行統計分析。* p <0.05；∗ p ＜0.01。比例尺，（F）為2μm，（A）和（F）為25μm

圖5   URI通過(guò)激活ERα的DNMT1控制Pdx1甲基化

圖6   普魯卡因酰胺介導的DNMT1抑制通過(guò)減少小鼠中Pdx1啟動(dòng)子的超甲基化而恢復PDX1表達和葡萄糖耐量。

（A）在Pdx1-cre和Uri1 flox / flox中進(jìn)行葡萄糖耐量試驗；用普魯卡因胺治療或未治療的Pdx1-cre男性（n = 6和5）

（B）7周齡Pdx1-cre和Uri1 flox / flox的IF ; 用普魯卡因酰胺處理或未處理的Pdx1-cre胰腺，胰島素和PXD1染色

（C和D）量化7周齡Pdx1-cre和Uri1 flox / flox中核PDX1表達（C）和陽(yáng)性細胞百分比（D）；用普魯卡因酰胺處理或未處理的Pdx1-cre胰腺（n = 5、6、6和7）

（E）7周齡的Pdx1-cre和Uri1 flox / flox中的URI，PDX1和紐扣蛋白的WB ；用普魯卡因酰胺處理或未處理的Pdx1-cre胰腺

的（F）的qRT-PCR的Pdx1在URI1 FLOX / FLOX ; 用普魯卡因酰胺治療或未治療的Pdx1-cre男性（n = 6）

（G）在Uri1 flox / flox中Pdx1啟動(dòng)子的兩個(gè)不同位點(diǎn)的甲基化百分比；用普魯卡因胺治療或未治療的Pdx1-cre男性（n = 5和4）

（H）在小鼠中CVB4感染的人胰腺異種移植物中DNMT1的IHC。虛線(xiàn)表示內分泌隔室

（I）DNMT1 +細胞的定量（n = 5和6）

數據是平均值±SEM。使用學(xué)生t檢驗和2通方差分析進(jìn)行統計分析。* p <0.05。比例尺，（B）和（H）中為50μm

     研究人員表示研究這種病毒是否改變URI功能并影響PDX1的表達以及影響β細胞功能，從而誘發(fā)糖尿病有助于進(jìn)一步了解引起當前大流行的病毒作用。

     根據研究成果，與抗病毒療法結合使用針對DNA甲基化酶轉移酶的抑制劑可以作為糖尿病的預防和治療。實(shí)際上，Djouder的團隊證明了這類(lèi)抑制劑可恢復糖尿病小鼠中PDX1的表達和葡萄糖耐量。這幾種抑制劑已經(jīng)被許可用于臨床治療癌癥。

圖7   柯薩奇病毒與URI，DNMT1和PDX1在人類(lèi)糖尿病患者中的表達相關(guān)

（A）非糖尿?。∟D），1型糖尿?。═1D）和2型糖尿?。═2D）的人胰腺中URI和胰島素的IF。顯示了來(lái)自各個(gè)捐贈者的代表性圖像

（B）ND，T1D和T2D樣本的人胰腺中的胰島素評分（分別為n，52、19和6）。0 =不存在，1 =最小，2 =輕微，3 =明顯，4 =強烈

（C）在人胰腺中ND，T1D和T2D樣本中的URI得分（n = 54、19和6）。0 =不存在，1 =最小，2 =輕微，3 =明顯，4 =強烈

（D）ND，T1D和T2D樣本的人胰島中胰島素評分與URI評分之間的Pearson相關(guān)性（n = 74）

（E）ND，T1D和T2D樣本的人胰腺中PDX1，DNMT1和VP1的IHC。病理學(xué)家證實(shí)VP1 +細胞位于內分泌細胞中。黑色虛線(xiàn)代表胰島。顯示了來(lái)自各個(gè)捐贈者的代表性圖像

（F）ND，T1D和T2D樣本的人胰腺中PDX1 +細胞的定量（n = 54、19和6）

（G）ND，T1D和T2D樣本的人胰腺中DNMT1 +細胞的定量。（n = 54、19和5）

（H）人胰腺ND，T1D和T2D樣本中的PDX1 +細胞與URI得分之間的Pearson相關(guān)性（n = 68）

（I）在人的ND，T1D和T2D樣品中分別不含VP1（NO VP1）或VP1的樣品的百分比（分別為n = 60、23和6）

（J）PDX1的百分比+細胞的人樣品中VP1 +（VP1）或VP1 -非糖尿病和糖尿病樣品（n = 63和12）的內分泌胰腺（NO VP1）

（K）URI得分在人樣品VP1 +（VP1）或VP1 -（NO VP1）在內分泌胰腺（N = 67和10）

DNMT1的（L）的百分比+人類(lèi)樣品是VP1在細胞+（VP1）或VP1 -（NO VP1）在內分泌胰腺（N = 47和11）

數據是平均值±SEM。使用學(xué)生t檢驗，Mann-Whitney檢驗，卡方檢驗和Pearson相關(guān)進(jìn)行統計分析。* p <0.05；∗∗ p <0.01；∗∗∗ p <0.001。比例尺，（A）為50μm，（E）為100μm

參考資料：

【1】https://medicalxpress.com/news/2020-10-team-virus-diabetes.html

【2】https://www.cell.com/cell-reports-medicine/fulltext/S2666-3791(20)30167-1?_returnURL=https%3A%2F%2Flinkinghub.elsevier.com%2Fretrieve%2Fpii%2FS2666379120301671%3Fshowall%3Dtrue