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          客觀日本

          東北大學等通過刺激小鼠迷走神經成功治療糖尿病

          2023年12月21日 生物醫藥

          日本東北大學的研究團隊發表研究成果稱,在小鼠實驗中發現刺激連接大腦和胰臟的迷走神經,能增加分泌“胰島素”的細胞數量,從而降低血糖水平。這一發現將有助于開發需要控制血糖的糖尿病的治療及預防方法等。

          大多數的糖尿病是因為胰臟內產生胰島素的“β細胞”數量減少或功能下降,使得胰島素水平下降,引發血糖值升高。對此目前采用注射胰島素制劑進行補充治療等。使β細胞增加的治療方法雖有前景,但尚未開發出來。

          然而,人體內天生具有在肥胖情況下β細胞增加,以產生更多的胰島素來抑制血糖值上升的機制。盡管這一機制尚未完全清楚,但研究團隊此前已發現,迷走神經釋放的信號對β細胞具有重要影響。由此,研究團隊考慮到如果刺激與胰臟相連的迷走神經,有可能會增加β細胞數量,從而有望治療糖尿病,于是運用光遺傳學的方法進行了實驗。

          研究人員制備了一種當照射藍光時,迷走神經就會被激活的基因編輯小鼠。向小鼠的胰臟注射一種照射近紅外光之后會發出藍光的粒子。近紅外光具有能穿透活體組織的性質。通過這種方式對小鼠在預設的時間從體外照射近紅外光,只刺激與胰臟相連的迷走神經并激活。這是世界上首次利用光遺傳學方法來控制外周器官的神經活動。

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          向基因編輯小鼠的胰臟注射一種照射近紅外光之后會發出藍光的粒子,只激活與胰臟相連的迷走神經(供圖:東北大學)

          當誘發小鼠糖尿病后并刺激與胰臟相連的迷走神經時,投喂糖分時可觀察到其胰島素顯著增加且β細胞變得活躍。在持續約兩周的刺激后,β細胞數量增加了一倍以上。研究人員通過這種方法首次成功抑制了血糖值的上升,并治療了小鼠的糖尿病。

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          刺激和激活迷走神經的實驗。(左)喂食糖分后的胰島素比無刺激時增加,(右)胰臟的β細胞=棕色部分=增加(供圖:東北大學)

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          通過刺激迷走神經能夠降低糖尿病小鼠的血糖值,使β細胞再生。糖尿病得到治療。(供圖:東北大學)

          雖然同樣的基因編輯無法在人身上進行。然而,人的癲癇、抑郁癥,以及一部分腸炎可以通過手術將電極連接到迷走神經,并通過進行電刺激的方法來治療。研究團隊認為,在人身上通過同樣手法刺激與胰臟相連的迷走神經,有可能推進開發糖尿病的預防和治療方法。

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          在發布會上的今井淳太副教授(圖片取自網絡采訪畫面)

          研究團隊中來自東北大學研究生院醫學系研究科糖尿病代謝內科學領域的今井淳太副教授(內分泌代謝學)在發布會上表示:“我們非常期待這項研究成果能開發出前所未有的糖尿病預防和治療方法,目前已經開始進行臨床研究。通過研究迷走神經的作用,將有助于解析糖尿病的病因及病情等問題。這是一項非常重要的研究成果”。

          該研究團隊由東北大學、日本東北醫科藥科大學、東京醫科齒科大學和名古屋大學的研究人員構成。研究成果已于日本時間11月10日發表在英國醫學生物工程雜志《Nature Biomedical Engineering》上。研究由日本文部科學省科學研究補助金、科學技術振興機構(JST)登月型研發項目和日本醫療研究開發機構(AMED)創新性尖端研究開發支援事業資助。

          原文:JST Science Portal 編輯部
          翻譯:JST客觀日本編輯部

          日語原文

          【論文信息】
          雜志:Nature Biomedical Engineering
          論文:Optogenetic stimulation of vagal nerves for enhanced glucosestimulated insulin secretion and β cell proliferation
          DOI:10.1038/s41551-023-01113-2