糖尿病可能是一种传染病?

2018科普创客大赛复赛成人组晋级作品。

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糖尿病在我国非常常见,最近统计数据显示,我国糖尿病人数在6000-7000万区间范围内,发病率高达5%,全球位居第2,仅次于印度。也就是说,2十个人里面就有一个人患有糖尿病,虽然最近医学报道一直说,糖尿病人年轻化。其实,糖尿病患病主要还是以老年人为主。如此庞大的患病人群,目前有没有特效药或者是治疗方法可以根治呢?恐怕让您失望了,答案是没有。

糖尿病虽然是一种慢性病,但是其并发症却是致命的。大家可能都了解,糖尿病有两种类型,1型糖尿病是由于基因缺陷而无法自主产生足够的胰岛素,从而无法让细胞对多余的血糖进行储存,人体出现高血糖现象,这种类型的糖尿病可通过注射人工胰岛素来维持血糖平稳。而2型糖尿病是由于后天出现胰岛素抵抗作用,事实上病人的胰岛素分泌正常,但因为胰岛素受体无法正常工作,细胞无法回应胰岛素而进行多余血糖的储存,从而人体出现高血糖现象。目前来说,这种类型的糖尿病并没有特别有效的治疗药物和方法,只能通过调养来缓解。由此可见,2型糖尿病更为可怕。

那么这种疾病的致病机理是什么呢?我们都知道,2型糖尿病多发于中老年人,而且临床研究表明,90%患有2型糖尿病病人体内的胰岛都检测有胰岛淀粉样蛋白。这个与阿尔兹海默症(老年痴呆)的症状特别相似,而且都是高发于老年人。经过科学家多年的研究发现,导致病变的胰岛淀粉样蛋白其实主要是由一种人体自然分泌的激素的聚集形成。这种激素被称为胰淀素(Amylin),它与胰岛素共同贮存在胰岛细胞中,并且两者以一定比例相伴释放到胰岛细胞外。除此之外,胰淀素在人体中还具有一定功能,比如促进胃排空,比如作用于中枢神经系统(可能是下丘脑)引起体重减轻。

那么这样一种人自身正常分泌的激素为什么会成为2型糖尿病的元凶。其实原因是这样的,在正常情况下,胰淀素会伴随胰岛素少量分泌,但是可能由于某种原因,(例如在基因层面,可能是转录加工出现错误,也可能是后加工过程的酶发生异常等等,总之,对于这个原因存在很多假说,但并没有确切的结论,也可能是一种综合的结果)胰淀素的分子结构发生些微改变,这些结构改变的胰淀素分子就会聚集,这种聚集过程是依赖于成核作用的,简单讲就是,如果一旦形成了少量分子的聚集体,这些小的聚集体就会成为沉积核心,吸引周围正常或非正常的胰淀素分子聚集,循环往复,最终形成胰岛淀粉样蛋白。淀粉样蛋白是不可溶的,因此也不再可转化为可溶性的单体胰淀素分子。如果仅仅是一种沉积,事情就简单了,可怕的是,这些形成的不溶性的沉积物以及沉积过程中的小的聚集体,都会对细胞造成伤害,最终导致胰岛细胞的死亡。这也就是2型糖尿病的致病机理(见图1)。

糖尿病可能是一种传染病?

图一  胰岛淀粉样蛋白的形成过程(图片来源文献Chaturvedi,et al. Process Biochemistry,2016)

说了这么多,到底这与它是不是传染病有什么关系呢?其实是有很大关系的。因为科学家发现,这种胰淀素分子的聚集行为与导致疯牛病的朊蛋白非常类似,疯牛病的传染性非常强,而且人畜均可感染,只是因为疯牛病的发病症状比较明显,所以传染性显而易见。而糖尿病没有明显的早期症状,就算能够传染,我们也可能不会察觉。通过上述的类比,科研人员也很好奇:导致2型糖尿病的胰淀素淀粉样蛋白从理论上是否真的具有传染性呢?

美国德州医学院的Claudio Soto课题组做了一个有趣的实验。研究人员利用小鼠作为模型进行实验。他们向经过基因改造、能够分泌人胰淀素的健康小鼠体内注入合成的胰淀素淀粉样蛋白或来自糖尿病小鼠的胰岛内的物质,一段时间后,这些健康小鼠的胰腺中也出现了胰淀素淀粉样蛋白的聚集现象(见图2),而且它们的胰岛细胞大量死亡,确诊为2型糖尿病。事实上,这和朊蛋白一样,原本极少量的结构改变的胰淀素分子化身为一粒粒“火种”,刺激异常蛋白质聚集蔓延开来。

糖尿病可能是一种传染病?

图2 显微镜下胰岛内的淀粉样蛋白(图片来源于网络)

上述结果可以解释为,人只要注射了2型糖尿病人的血液就可能患上该病(只是可能,人体模型试验毕竟未开展)。但这并不意味着糖尿病可以通过日常生活中人与人之间的正常互动传播。但是需要注意的是,我们尽量避免吃一些动物的胰脏,因为你不知道这些动物是否患有2型糖尿病;其次,在输血以及器官移植的时候,应确认供体没有患有2型糖尿病。

另外,目前科研人员已经对致病机制了解较多,而且一些治疗药物已经在进行临床试验,相信不久的未来,2型糖尿病就会根治。

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参考文献:

1. Claudio Soto, et al. Induction of IAPP amyloid deposition and associated diabetic abnormalities by a prion-like mechanism. J. Exp. Med., 2017

2. 李楠.胰淀素、胰岛淀粉样蛋白与2型糖尿病的研究进展[J].国外医学.内分泌学分册,2001(05):247-249.

3. 戴芳,倪安民.胰淀素、胰岛淀粉样蛋白沉积与2型糖尿病[J].国外医学.内分泌学分册,2001(03):125-127.

4. 徐佳,李果.胰淀素引起胰岛β细胞凋亡的机制[J].国际内分泌代谢杂志,2006(06):382-384