陈雁研究组发现间歇性蛋白限制能在大鼠模型上改善2型糖尿病

　　近期，中国科学院上海营养与健康研究所陈雁研究组在国际学术期刊The Journal of Nutritional Biochemistry在线发表了标题为“Intermittent protein restriction improves glucose homeostasis in Zucker diabetic fatty rats and single-cell sequencing reveals distinct changes in β cells”的研究成果。该研究发现间歇性蛋白限制可以保护糖尿病大鼠的胰岛并改善血糖稳态。

　　糖尿病在过去的几十年里已经成为全球流行病，对人类健康和全球经济的威胁日益严重。根据国际糖尿病联盟的糖尿病地图集，2022年全世界有5.37亿成年人患有糖尿病，主要是2型糖尿病。目前预防和管理2型糖尿病最有效的策略是改变生活方式和饮食习惯。减少食物摄入，同时避免营养不良，可以改善2型糖尿病、衰老和许多其他代谢紊乱。膳食中宏量营养素的比例也起着重要作用，在碳水化合物替代饮食中，通过用碳水化合物替代蛋白质实现了长寿和代谢健康，这提示限制蛋白质的摄入可能会给身体带来健康益处。

　　除了蛋白质或氨基酸限制的饮食策略，禁食或热量限制长期以来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已被广泛用于改善包括糖尿病在内的代谢性疾病。但是由于这类饮食策略对于大多数受试者来说很难坚持以及潜在的负面影响，尽可能减少长期饮食干预的负面效果，定期使用不同种类的模拟禁食饮食，已被证明通过促进胰岛β细胞分泌胰岛素和再生治疗2型糖尿病。持续的蛋白质或者氨基酸限制以及间歇性节食已被证明可以改善糖尿病，但目前还没有研究探讨间歇性的蛋白限制是否足以干预糖尿病。

　　该项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Zucker糖尿病肥胖（ZDF）大鼠高血糖血症，减少了肝脏的葡萄糖生成。IPR保护胰岛免受糖尿病所引起的损伤，并提高β细胞的数量和增加其增殖能力。对分离的ZDF大鼠胰岛进行的单细胞转录组测序分析发现，IPR能够逆转糖尿病相关的β细胞去分化。此外，糖尿病ZDF大鼠胰岛β细胞具有胰岛淀粉样多肽、嗜铬粒蛋白和内质网应激相关基因表达增加的情况。β细胞去分化标志物Cd81在糖尿病大鼠β细胞中表达增加。相反，D-box结合PAR bZIP转录因子Dbp和即早反应基因在糖尿病胰岛β细胞中表达降低。上述结果表明，IPR在糖尿病大鼠模型中有效控制血糖和保护β细胞形态与结构完整性。

　　中国科学院上海营养与健康研究所陈雁研究员为该论文的通讯作者，中国科学院上海营养与健康研究所与上海科技大学联合培养博士研究生李晨晨为该论文第一作者。该项工作得到了科技部、国家自然科学基金委员会等经费的资助，同时也得到了中国科学院上海营养与健康研究所公共技术平台和动物平台的支持。


图：两组大鼠的胰岛免疫荧光染色，间歇性蛋白限制有助于增加胰岛形态完整性

文章链接：https://doi.org/10.1016/j.jnutbio.2023.109275