stz 糖尿病(stz糖尿病模型一般几天成型)

• 1、研究发现间歇性蛋白限制能够干预糖尿病并保护胰岛β细胞
• 2、研究开发谱系示踪新技术揭示胰岛beta细胞来源
• 3、靶向抑制丙烯醛生成 有效“止损”STZ糖尿病小鼠视觉功能受损态势

研究发现间歇性蛋白限制能够干预糖尿病并保护胰岛β细胞

2021年12月31日，中国科学院上海营养与健康研究所陈雁研究组在Science Bulletin上，在线发表了题为Intermittent protein restriction protects islet beta cells and improves glucose homeostasis in diabetic mice的研究成果。该研究发现间歇性蛋白限制可以保护糖尿病小鼠的胰岛β细胞，并改善血糖稳态。

糖尿病，尤其是2型糖尿病，已成为人类面临的健康挑战之一。2型糖尿病是由不健康的生活方式以及摄入大量高能量密度食物所导致，为此，科学家提出了多种糖尿病干预策略，重点集中在改变生活方式和饮食结构，例如，强调植物性食物并减少动物性食物的地中海饮食已广泛用于2型糖尿病的管理。一项探索三种常量营养素比例（即蛋白质、脂肪和碳水化合物）对小鼠健康影响的研究发现，减少蛋白质摄入对于改善代谢健康和寿命至关重要。多个研究发现，减少蛋白质摄入是延长寿命和改善代谢健康的重要因素，另有一些研究显示限制某些关键的氨基酸如蛋氨酸或亮氨酸也可以改善葡萄糖稳态。

除了蛋白质或氨基酸限制的饮食策略，禁食或热量限制被认为是一种延长寿命和改善代谢健康的有效手段。近年来，许多热量限制的方式如间歇性节食和时间限制性饮食，用于改善包括糖尿病在内的代谢性疾病。有研究表明，间歇性节食可以有效控制1型和2型糖尿病小鼠的血糖稳态，也有研究揭示了间歇性节食控制血糖稳态是通过促进糖尿病小鼠胰岛β细胞的再生所介导。

虽然持续的蛋白质或氨基酸限制以及间歇性节食已被证明可以改善糖尿病，但目前未有研究探讨间歇性的蛋白限制是否足以干预糖尿病。该研究探讨了一种间歇性蛋白限制（IPR）的饮食方式，发现IPR可以迅速缓解STZ诱导的1型糖尿病小鼠以及瘦素受体缺陷导致的2型糖尿病小鼠的高血糖血症。针对小鼠胰岛的进一步研究发现，IPR可以增加胰岛β细胞数量、促进β细胞增殖、并改善β细胞功能。在外周组织中，IPR可以减少肝脏的糖异生并提高骨骼肌的胰岛素敏感性。与持续性低蛋白饮食相比，IPR对于糖尿病小鼠的肝脏脂肪积累和损伤更轻。此外，小鼠胰岛单细胞测序分析发现，IPR可以逆转糖尿病导致的胰岛β细胞数量的减少以及胰岛免疫细胞的浸润。由于IPR这一饮食方式能够有效控制血糖并保护胰岛β细胞，比禁食或热量限制可能更易被人接受，并避免了持续性蛋白限制的不良作用，故IPR在未来有较大的应用转化潜力。

研究工作得到科技部、国家自然科学基金委员会等的资助，并获得营养与健康所公共技术平台和动物平台的支持。

间歇性蛋白限制保护糖尿病小鼠胰岛β细胞并且改善糖稳态

来源：中国科学院上海营养与健康研究所

研究开发谱系示踪新技术揭示胰岛beta细胞来源

3月16日，国际学术期刊Nature Metabolism在线发表了中国科学院分子细胞科学卓越创新中心周斌研究组的研究成果。该研究开发了能够同时示踪胰岛beta细胞和非beta细胞的双同源重组介导的谱系示踪新技术。利用该技术研究人员揭示了成体胰岛beta细胞的来源，发现在正常稳态及组织损伤情况下成体胰岛beta细胞来源于自我增殖，而非干细胞分化。该研究为糖尿病临床治疗研究提供了理论基础和研究新思路。

胰岛beta细胞可以分泌胰岛素，具有降低血糖的功能，胰岛素和胰岛alpha细胞分泌的胰高血糖素协同作用维持体内血糖稳态。糖尿病是一种以高血糖为主要病征的代谢性疾病，具有很多并发症，包括心脏病发作、中风、肾衰竭、失明和截肢等，已成为严重威胁人类健康的一大杀手，造成了巨大的医疗负担。糖尿病主要包括I型和II型两种，I型主要由于患者本身的免疫系统缺陷引起的beta细胞选择性破坏，表现为胰岛素缺乏引起的多食多饮多尿，血糖水平升高等。II型糖尿病占总糖尿病患者90%以上，与遗传、肥胖和缺乏运动等诸多因素有关，多为中年以后发病，相关研究发现该类患者体内胰岛仍有产生胰岛素的能力，但beta细胞数量显著少于健康个体，胰岛素处于一种缺乏状态。因此，阐明胰岛beta细胞在体内稳态和不同病理状态下来源，可以为糖尿病的临床治疗提供新的研究方向，具有重要科学意义。

成体哺乳动物胰岛中beta细胞的来源目前仍有较大争议，主要报道了两种不同的机制：胰岛beta细胞的自我复制和由非beta细胞生成新的beta细胞（称为新生）。关于第一种机制，不同研究组利用遗传谱系示踪技术证明了beta细胞自我复制是哺乳动物出生后以及不同损伤条件下产生新beta细胞的主要手段。第二种机制则认为beta可能是通过分化的非beta细胞转分化或通过胰岛干细胞或祖细胞的分化而产生的。

周斌研究组长期致力于新型遗传谱系示踪技术的开发与应用，在该项研究中，他们建立了一种可以同时标记胰岛beta细胞和非beta细胞的新型双同源重组介导的谱系示踪新系统。在研究组前期开发的Dre-rox和Cre-loxP的双同源重组酶介导的遗传谱系示踪技术（He et al., Nature Medicine 2017）基础上，研究人员突破以往研究模式，不再依赖单一分子标记追踪某一群细胞分化情况，而是同时且不可逆地区分标记所有beta细胞和其他可能含有潜在干细胞的所有非beta细胞。研究人员使用实验室构建的正交位点特异性双同源重组系统Cre-loxP和Dre-rox的交叉型报告小鼠IR1。在IR1报告小鼠中，两对重组识别位点（rox和loxP）交错排列，这样，一次成功的重组可以诱导表达一种遗传报告基因，并且阻止了另一次重组的发生。该设计可以用两个不同的永久遗传标记同时区分标记beta细胞和非beta细胞：tdTomato和ZsGreen。

研究人员首先利用该系统研究了在成体胰腺生理稳态过程中beta细胞的来源，在6周龄大的Ins2-Dre;R26-iCre;IR1小鼠上诱导Dox1周，然后在3或6个月后分析胰腺组织，组织荧光检测可以看到整个胰腺组织标记为ZsGreen，中间夹杂着tdTomato阳性信号。通过切片染色发现胰岛 beta细胞仍标记为tdTomato，没有发现ZsGreen阳性的beta细胞，说明在生理稳态条件下，beta细胞主要来自于已有beta细胞的自我复制。

研究人员还构建了胰腺部分切除（partial pancreatectomy, PPX）和妊娠（pregnancy）介导的胰岛beta细胞再生模型、胰腺导管结扎（pancreatic duct ligation, PDL）模型、链脲佐霉素（streptozotocin, STZ）介导的糖尿病模型等，在这些非遗传操作损伤模型中均没有发现ZsGreen阳性的细胞表达胰岛素。此外，还构建了新的白喉毒素介导的细胞清除小鼠IR1-DTR，对Ins2-Dre;R26-iCre;IR1-DTR小鼠注射白喉毒素，研究人员发现在清除绝大部分beta细胞（>99%）的情况下，恢复一段时间后可以找到少量ZsGreen阳性的细胞表达胰岛素，说明即使非beta细胞贡献少量胰岛素阳性细胞，该系统也可以捕捉到，证明了该示踪系统的有效性。

Ins2-Dre作为一种持续性重组酶，可能会意外地标记非常罕见的假定干细胞，这些干细胞可能瞬时表达过胰岛素。为了避免这种可能存在的情况，周斌组建立了一种可诱导性饱和示踪的方法（Lineage Tracing at Saturation）。研究人员构建了新的特异性诱导型Ins2-DreER基因敲入小鼠品系和靶向Hipp11（H11）基因座的报告基因工具小鼠H11-rox-tdTomato。在成体阶段通过他莫昔芬诱导beta细胞进行遗传标记（ tdTomato），那么其他非beta细胞为tdTomato阴性。在一段时间之后，如果有tdTomato阴性的非beta贡献产生新的beta细胞，它们将表达胰岛素，因为此时已经没有他莫昔芬发挥作用而不会被tdTomato标记上。该策略的精确度很大程度上取决于beta细胞诱导标记效率。如果beta细胞标记的饱和度非常接近100％（比如99.9％），当tdTomato阴性的beta细胞的百分比显著增加（超过0.1％），则可以解释为新的beta细胞产生于干细胞。研究人员利用这个高效且特异的可诱导型beta细胞示踪系统研究了不同生理病理条件下beta细胞来源，再次证实beta细胞主要来源于已有beta细胞的自我复制。

综上，该研究的亮点在于开发了一种双同源重组酶介导的谱系示踪新技术，来研究成体胰岛beta细胞来源。该研究突破了传统思维模式和技术局限性，可以不依赖于beta细胞干细胞或祖细胞的特定标记，同时且不可逆地区分标记胰岛beta细胞和非beta细胞，发现不同生理及损伤状态下，成体beta细胞产生主要来源于自我复制，而非干细胞分化。新构建的一系列遗传工具小鼠可以为胰岛beta细胞及其他组织器官发育、疾病、再生等研究提供强大的技术支持，该研究成果可以为糖尿病临床治疗提供重要理论基础和新的研究方向。

周斌研究组博士后赵欢为该论文第一作者，周斌为该论文通讯作者。该工作得到康奈尔大学威尔-康奈尔医学院教授Qiao Zhou、香港中文大学教授Kathy O. Lui的大力支持。该工作也得到分子细胞卓越中心动物平台和细胞分析技术平台的大力支持，并得到来自中科院、国家自然科学基金委、科技部以及上海市科委等的经费支持。

不同情况下成体胰岛beta细胞的来源

来源： 分子细胞科学卓越创新中心

靶向抑制丙烯醛生成 有效“止损”STZ糖尿病小鼠视觉功能受损态势

编者按

糖尿病视网膜病变（DR）作为糖尿病常见且严重的微血管并发症，是糖尿病患者视力丧失的重要诱因，严重影响患者的生活质量，已成为全球范围内亟待解决的重大公共卫生问题。目前，尽管针对DR已有多种治疗手段，但治疗效果仍有限，且部分治疗存在副作用，因此探寻新的、更有效的治疗策略迫在眉睫。在2025年视觉和眼科学研究学会年会（ARVO 2025）上，来自英国贝尔法斯特女王大学Wellcome-Wolfson实验医学研究所的研究团队带来了一项关于DR治疗策略的重要成果。该研究聚焦于通过靶向丙烯醛的产生来减轻STZ糖尿病小鼠的视觉功能下降，为DR的治疗提供了新的思路。

研究背景

DR是糖尿病常见的微血管并发症之一，是导致糖尿病患者失明的主要原因。此前，研究团队已经发现活性醛类物质丙烯醛的积累与DR的进展存在关联。丙烯醛是一种具有高度反应性的醛类物质，在体内可由多种途径产生，其中精胺氧化酶（Smox）和多胺氧化酶（Paox）是合成丙烯醛的主要酶类。基于此，研究团队提出通过抑制这些酶的活性来减少内源性丙烯醛的产生，从而探索对DR的治疗作用。

研究方法

为了验证这一假设，研究团队在C57Bl6J小鼠中敲除了Smox和Paox基因，并比较了糖尿病对野生型小鼠和基因敲除小鼠视觉功能的影响。在实验过程中，研究团队通过PCR、RT-PCR、免疫组织化学、Western blotting和酶活性测定等方法确认小鼠的基因敲除状态，利用质谱法测定组织中的多胺水平，并采用基于视动头转向反射的方法评估小鼠的视觉功能。

研究结果

PCR结果显示，Smox基因敲除小鼠失去了Smox基因的外显子3，Paox基因敲除小鼠失去了Paox基因的外显子2 - 7，成功确认了基因敲除状态。尽管商业化的抗体在Western blotting和免疫组织化学中无法区分野生型和基因敲除样本，但通过检测Smox和Paox产生的H2O2的微孔板分析方法，从生化角度证实了这些酶的功能性敲除。

在糖尿病状态下，Smox和Paox基因敲除小鼠视网膜中的精胺浓度降低，而大脑中的精胺浓度未受影响。进一步观察发现，野生型糖尿病小鼠的视觉功能随时间推移逐渐下降，而在Smox和Paox基因敲除小鼠中，这种下降在3个月和6个月时均显著减轻。值得注意的是，在糖尿病6个月时，Smox基因敲除小鼠的视觉功能受损程度最小。

研究结论

这项研究通过基因敲除技术，在体内实验中证实了抑制Smox和Paox活性可减少丙烯醛的产生，进而减轻DR导致的视觉功能下降。研究结果表明，靶向丙烯醛生成，特别是通过抑制Smox活性，可能成为一种新型的DR药物治疗策略。这一发现为DR的治疗开辟了新的途径，具有重要的临床意义。

标题：Visual function decline in STZ-diabetic mice is reduced by targeting acrolein production

作者：Peter Barabas, Klaus Brilisauer, Besnik Bajrami, Remko Bakker, Peter Michael Benz, Heike Neubauer,Alan W. Stitt, Tim M. Curtis