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作者：Yun
導言：最近有研究發現，某些腸病毒感染可能會誘發糖尿病。西班牙國家癌症研究中心的研究人員首次在《細胞報告醫學》中展示了B4型腸病毒柯薩奇病毒（CVB4）如何誘發糖尿病。
眾所周知，糖尿病是一組以高血糖為特徵的代謝性疾病。高血糖則是由於胰島素分泌缺陷或其生物作用受損，或兩者兼有引起。
而最近有項研究發現：病毒感染與糖尿病之間存在關聯！
該項研究由西班牙國家癌症研究中心（CNIO）納比爾·朱德（Nabil Djouder）領導，並於10月20日發表在《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 文章發表 來源：《Cell Reports Medicine》
儘管尚不知道病毒在「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誘發糖尿病。現在，由西班牙國家癌症研究中心（CNIO）的納比爾·朱德（Nabil Djouder）領導研究小組在細胞報告中首次展示了柯薩奇B4病毒（CVB4）如何誘發糖尿病。這項發現為糖尿病尋找新的治療策略開闢了道路。
圖形概要
研究人員還指出，這一發現可能與COVID-19的流行有關，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生。Djouder和他的團隊建議，由於SARS-CoV-2受體在內分泌腺中分泌，因此它可以像CVB4一樣起作用並導致糖尿病，而與免疫反應無關。
圖1 CVB4感染導致URI丟失並影響β細胞功能
（A）來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螢光（IF）
（B和C）量化胰島素（B）和胰高血糖素（C）陽性細胞的比例。每個視野至少計數100個胰腺移植物中的細胞，每個樣本最多計數5個視野（n = 10和7）
（D）來自小鼠的CVB4感染的人胰島異種移植物的PDX1的免疫組織化學（IHC）。虛線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）來自小鼠的CVB4或模擬感染的人類胰島異種移植的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）（來自2個供體的代表性印跡）
（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。每場至少100個細胞，每個樣本至少3個場（N = 3）
（K）從VP1 PDX1核陽性細胞的定量+細胞（VP1）和VP1 -在CVB4感染INS-1E細胞中的細胞（NO VP1）。每個視野至少計數100個細胞，每個樣本至少計數3個視野（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。使用學生t檢驗進行統計分析。* 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，還包括脊髓灰質炎病毒和孤兒病毒。它可誘發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人類糖尿病，但分子機制尚不清楚。
為了找到並解釋相關原理，CNIO研究人員將感染了CVB4的人胰腺細胞移植到小鼠身上。
他們觀察到：人類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丟失會觸發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啟動子甲基化和沉默。因此，去甲基化劑普魯卡因醯胺介導的DNMT1抑制作用恢復了胰腺URI耗竭小鼠的PDX1表達，並預防糖尿病。最後，人類糖尿病患者的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係。
圖2 小鼠胰腺的遺傳URI消融導致葡萄糖耐受不良和過早死亡
（A）Pdx1-cre和Uri1 flox / flox的存活曲線；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細胞質量（J）和Pdx1-cre和Uri1 flox / flox的平均胰島大小（K）；Pdx1-cre胰島（n = 8和5）
（L）人和Uri1 flox / flox糖尿病比較和特徵；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（產後）
（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中每個視野的多激素細胞的定量；Pdx1-cre胰腺。每個樣品最多檢查1個切口中的5個場（n = 5和6）
（M）來自小鼠的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）陽性細胞。每個樣品最多檢查1個切口中的5個場（n = 10和7）
數據是平均值±SEM。使用學生t檢驗進行統計分析。* p <0.05；∗ p ＜0.01。比例尺，（C）為25μm，（K）和（M）為50μm
圖4 通過調節PDX1表達來維持葡萄糖穩態需要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甲苯磺丁醯胺或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。使用學生t檢驗和2通方差分析進行統計分析。* p <0.05；∗ p ＜0.01。比例尺，（F）為2μm，（A）和（F）為25μm
圖5 URI通過激活ERα的DNMT1控制Pdx1甲基化
圖6 普魯卡因醯胺介導的DNMT1抑制通過減少小鼠中Pdx1啟動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 ; 用普魯卡因醯胺處理或未處理的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）和陽性細胞百分比（D）；用普魯卡因醯胺處理或未處理的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 ；用普魯卡因醯胺處理或未處理的Pdx1-cre胰腺
的（F）的qRT-PCR的Pdx1在URI1 FLOX / FLOX ; 用普魯卡因醯胺治療或未治療的Pdx1-cre男性（n = 6）
（G）在Uri1 flox / flox中Pdx1啟動子的兩個不同位點的甲基化百分比；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。使用學生t檢驗和2通方差分析進行統計分析。* 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功能並影響PDX1的表達以及影響β細胞功能，從而誘發糖尿病有助於進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。實際上，Djouder的團隊證明了這類抑制劑可恢復糖尿病小鼠中PDX1的表達和葡萄糖耐量。這幾種抑制劑已經被許可用於臨床治療癌症。
圖7 柯薩奇病毒與URI，DNMT1和PDX1在人類糖尿病患者中的表達相關
（A）非糖尿病（ND），1型糖尿病（T1D）和2型糖尿病（T2D）的人胰腺中URI和胰島素的IF。顯示了來自各個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相關性（n = 74）
（E）ND，T1D和T2D樣本的人胰腺中PDX1，DNMT1和VP1的IHC。病理學家證實VP1 +細胞位於內分泌細胞中。黑色虛線代表胰島。顯示了來自各個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。使用學生t檢驗，Mann-Whitney檢驗，卡方檢驗和Pearson相關進行統計分析。* 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
原標題：《【Cell子刊】警惕！病毒感染可引起糖尿病》
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