一项新的小鼠研究发现，肠道微生物群在婴儿期影响胰岛素产生细胞的发展，导致代谢和糖尿病风险的长期变化。
这些结果最终可能帮助医生通过提供特定的肠道微生物来降低1型糖尿病的风险，甚至可能在成年后恢复失去的代谢功能。该研究结果发表在《科学》杂志上。
关键点
- 根据小鼠研究，婴儿期肠道中存在特定种类的微生物可能会降低糖尿病风险。
- 有风险的雄性小鼠如果暴露于一种特定的微小真菌，患糖尿病的可能性会降低六倍。
- 这种真菌似乎还能逆转现有的胰腺损伤并在成年后恢复胰岛素生产。
影响：这项研究最终可能导致基于微生物的疗法来预防和治疗1型糖尿病，这种疾病影响了200万美国人。
荧光显微镜下小鼠胰岛的图像，胰岛是胰腺中产生胰岛素的部分。图片来源：Jennifer Hill 和 Round 实验室
关键窗口
研究人员发现，生命早期接触广谱抗生素的小鼠在长期内代谢健康状况更差。如果小鼠在出生后不久的10天内接受抗生素治疗，它们会产生较少的β细胞——胰腺中调节血糖的胰岛素产生细胞。接受抗生素治疗的小鼠在成年后血糖水平较高，胰岛素水平较低。
“这对我来说非常震惊，也有点可怕，”犹他大学健康病理学教授、该研究的高级作者之一June Round博士说。“这表明在这个非常短的早期发育期间，微生物群的重要性。”
通过测试多种影响不同类型微生物的抗生素，研究人员确定了几种特定的微生物，这些微生物增加了胰岛素产生组织的数量和血液中的胰岛素水平。有趣的是，其中一种促进代谢的微生物是一种名为 Candida dubliniensis 的真菌，这种真菌在健康的成年人中并不常见，但在婴儿中可能更为普遍。
至关重要的是，早期生命中接触 C. dubliniensis 也显著降低了易感雄性小鼠患1型糖尿病的风险。当遗传上易患1型糖尿病的雄性小鼠在婴儿期被一种代谢“中性”的微生物定植时，90%的时间会患上这种疾病。而那些被这种真菌定植的小鼠患病率不到15%。
研究人员发现，暴露于 C. dubliniensis 甚至可以帮助受损的胰腺恢复。当研究人员将这种真菌引入胰岛素产生细胞已被杀死的成年小鼠时，胰岛素产生细胞再生并且代谢功能得到改善。研究人员强调，这种情况极为罕见：这种细胞通常在成年后不会生长。
“未来的一个可能性是，也许这些信号不仅可以用作预防措施，还可以作为治疗方法，在以后的生活中有所帮助，”该研究的第一作者Jennifer Hill博士说，她在犹他大学Round实验室进行这项研究时是一名博士后科学家。Hill现在是科罗拉多大学博尔德分校分子、细胞和发育生物学助理教授。
如果在小鼠身上看到的好处也能在人类身上实现，那么来自微生物的分子最终可能有助于恢复糖尿病患者的胰腺功能。但Hill警告说，历史上帮助小鼠β细胞再生的治疗方法并没有带来人类健康的改善。
免疫系统增强
显微镜下小鼠胰腺组织的图像，胰岛素产生组织用棕色标记。图片来源：Jennifer Hill 和 Round 实验室
C. dubliniensis 真菌似乎通过其对免疫系统的影响支持胰岛素产生细胞。先前的研究表明，胰腺中的免疫细胞可以促进其胰岛素产生邻居的发展。研究人员发现，没有微生物组的小鼠胰腺中的免疫细胞较少，成年后的代谢功能较差。
当这些小鼠在生命早期接受 C. dubliniensis 增强剂时，它们的胰腺免疫细胞和代谢功能都恢复正常。而且 C. dubliniensis 只能在具有巨噬细胞的小鼠中促进胰岛素产生细胞的生长，表明这种真菌通过影响免疫系统来促进代谢健康。
研究人员强调，可能还有其他微生物具有类似于 C. dubliniensis 的益处。他们的新发现可能为理解其他类似健康线索如何发挥作用提供了一个切入点。“我们对微生物组如何影响早期健康了解不多，”Hill说，“但我们发现这些早期信号确实会影响早期发育，并且在此基础上对代谢健康有长期影响。”
Round补充说，了解微生物组如何影响代谢可能最终导致基于微生物的治疗方法来预防1型糖尿病。“我希望最终会发生的是，我们将识别出这些重要的微生物，”她说，“我们可以把它们给婴儿，从而可能完全预防这种疾病的发生。”
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