研究人员在斑马鱼体内发现了一种细菌蛋白质，可以促进产生胰岛素的细胞

俄勒冈大学的研究人员说，在斑马鱼的肠道中产生的一种新发现的细菌蛋白质，在早期幼虫发育期间触发胰腺中产生胰岛素的β细胞繁殖。

这项研究可能会对人类健康产生影响。β细胞是唯一产生胰岛素的细胞，胰岛素是一种调节糖代谢的激素。胰岛素分泌不足与1型糖尿病有关，这是一种自身免疫性疾病，在美国约有150万人患有这种疾病

这项研究发表在12月13日在线发表在开放获取期刊上的一篇论文中eLife．

该研究证明了细菌和其他微生物群落在动物体内的发育作用，奥巴马大学生物学家、合著者凯伦·吉列明说。她说，了解微生物群如何影响β细胞的发育，最终可能会为这种疾病带来新的诊断、预防和治疗方法。β细胞在1型糖尿病患者中丢失。

“我们意识到，微生物组是发现新生物分子的丰富来源，这些生物分子在操纵和促进我们的健康方面具有巨大潜力，”UO生物系和分子生物学研究所的教授Guillemin说。她也是UO系统生物学META中心的主任。

以无菌斑马鱼为模型，主要作者和博士生詹妮弗·汉普顿·希尔探索了某种可能性肠道细菌是胰腺在发育过程中充满大量β细胞所必需的。

她发现，在生命的第一周，无菌鱼没有经历与传统饲养鱼相同的β细胞扩张。然而，将无菌鱼暴露在特定的细菌中，β细胞数量恢复到正常水平。这种恢复成为她寻找并最终发现一种新型细菌蛋白质的基础，这种蛋白质本身可以刺激产生胰岛素的细胞的生长。

汉普顿·希尔说:“研究表明，动物依赖于生活在体内的微生物群落的线索和信号，它们对发育中非常复杂的部分非常重要。”“想到细菌可以在一个对体内平衡和调节葡萄糖代谢能力至关重要的过程中发挥如此重要的作用，这令人兴奋。”

Guillemin说:“这是一个新的想法，微生物组可能是胰腺发育的信号来源。”“这是第一次有人把微生物组和癌症的发展联系起来β细胞．"

研究人员说，科学家们一直在增加对宿主相关微生物如何影响肠道和免疫系统发育的理解，但微生物在其他消化器官(如胰腺)中的形成作用仍是一个未开发的领域。

自20世纪60年代以来，UO一直是斑马鱼研究的领导者，当时生物学家George Streisinger开创了一种研究脊椎动物发育和遗传学的新方法，引入了小鱼作为模式生物。在过去的15年里，Guillemin和他的同事已经开发出了培养无菌斑马鱼的方法，这使得他们能够探究在没有微生物的情况下，动物会发生什么。

使用无菌斑马鱼使汉普顿希尔能够系统地筛选肠道细菌，这些细菌可能刺激β细胞增殖。然后，她专注于这一组细菌中的一种，并研究了其分泌的β细胞扩张活性蛋白质。这些努力导致了163种潜在蛋白质的列表。

接下来，她转向先前筛选的细菌的基因组序列，并询问哪些潜在的蛋白质是β细胞扩张细菌共有的，而惰性细菌中不存在的。她的标准只得到了一种从未被研究过的候选蛋白质。当她将其提纯并添加到无菌鱼中后，β细胞数量增加，这种蛋白质被称为β细胞扩张因子a (BefA)。

了解了BefA的分子特性，研究人员就可以在其他细菌基因组中寻找它的序列。他们发现它存在于几种常见的人类肠道相关细菌中。当汉普顿希尔从人类细菌中纯化出这两种相关蛋白质时，它们被证明在刺激斑马鱼的β细胞扩张方面同样有效。

Guillemin说:“我们花了多年时间收集和表征斑马鱼肠道细菌，令人欣慰的是，我们可以利用所有这些知识来发现BefA。”

发现特定的肠道细菌产生刺激β细胞发育的蛋白质，这为将低多样性的儿童微生物群与1型糖尿病风险增加联系起来的流行病学数据提供了新的线索。Guillemin和Hampton Hill说，这可能是因为低多样性的微生物群在生命早期刺激β细胞扩张的能力较弱，如果儿童的免疫系统处于攻击状态，那么他们几乎没有缓冲。

Guillemin说，这项研究的一个意义是促进儿童健康微生物群发育的重要性——例如，通过促进母乳喂养和避免过度使用抗生素。

她说，需要进一步的研究来确定BefA蛋白影响β细胞发育的机制，以及该蛋白是否在包括人类在内的其他动物中具有相同的作用。“最终，我们希望与研究1型糖尿病的研究人员合作，研究开发befa相关分子作为潜在的治疗方法。”