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多項研究發現，糖尿病患者產生胰島素的胰臟β細胞的粒線體異常，無法產生能量。然而，這些研究無法解釋細胞為何會表現出這種行為。

在《科學》雜誌上發表的一項研究中，密西根大學的研究人員使用小鼠證明，功能失調的粒線體會引發影響 β 細胞成熟和功能的反應。

「我們想確定哪些途徑對於維持正常的粒線體功能很重要，」內科研究助理教授兼研究第一作者 Emily M. Walker 博士說。

為此，研究小組破壞了粒線體功能所必需的三個組成部分：DNA、用於清除受損粒線體的途徑以及維持細胞內健康粒線體庫的途徑。

沃克說：“在這三種情況下，完全相同的壓力反應都被活化，導致 β 細胞變得不成熟，停止產生足夠的胰島素，基本上不再是 β 細胞。”

 “我們的研究結果證明，粒線體可以向細胞核發送信號並改變細胞的命運。”

研究人員也在人類胰島細胞中證實了他們的發現。

粒線體功能障礙影響多種類型的細胞

他們的研究結果促使研究小組將研究範圍擴大到糖尿病期間受到影響的其他細胞。

「糖尿病是一種多系統疾病——會導致體重增加、肝臟產生過多醣分、肌肉受到影響。這就是為什麼我們還想研究其他組織的原因，」密西根糖尿病研究中心主任、這項研究的資深作者 Scott A. Soleimanpour 醫學博士說。

研究小組在小鼠肝細胞和儲存脂肪的細胞中重複了他們的實驗，發現相同的壓力反應被活化。這兩種細胞類型都無法成熟並正常發揮作用。

Soleimanpour 表示：“雖然我們還沒有測試所有可能的細胞類型，但我們相信我們的研究結果可以適用於所有受糖尿病影響的不同組織。”

逆轉粒線體損傷可能有助於治療糖尿病

研究人員發現，無論細胞類型如何，粒線體的損傷不會導致細胞死亡。

這項觀察提出了一種可能性：如果他們能夠逆轉損傷，細胞就能正常運作。

為此，他們使用了一種名為 ISRIB 的藥物來阻斷壓力反應。他們發現四周後，β 細胞恢復了控制小鼠血糖濃度的能力。

「失去 β 細胞是罹患 2 型糖尿病的最直接途徑。透過我們的研究，我們現在可以解釋可能發生的情況，以及我們如何干預和解決根本原因，」Soleimanpour 說。

該團隊正在進一步剖析被破壞的細胞通路，並希望能夠在糖尿病患者的細胞樣本中複製他們的結果。

1. Emily M. Walker, Gemma L. Pearson, Nathan Lawlor, Ava M. Stendahl, Anne Lietzke, Vaibhav Sidarala, Jie Zhu, Tracy Stromer, Emma C. Reck, Jin Li, Elena Levi-D’Ancona, Mabelle B. Pasmooij, Dre L. Hubers, Aaron Renberg, Kawthar Mohamed, Vishal S. Parekh, Irina X. Zhang, Benjamin Thompson, Deqiang Zhang, Sarah A. Ware, Leena Haataja, Nathan Qi, Stephen C. J. Parker, Peter Arvan, Lei Yin, Brett A. Kaufman, Leslie S. Satin, Lori Sussel, Michael L. Stitzel, Scott A. Soleimanpour. Retrograde mitochondrial signaling governs the identity and maturity of metabolic tissues. Science, 2025; DOI: 10.1126/science.adf2034