糖尿病は、世界中の万人に影響を与える慢性状態です。この病気の心臓部は、インスリンの生産と規制において重要な役割を果たしているベータ細胞の機能不全です。糖尿病の細胞の作用を理解することは、この条件の複雑さを把握したい教育者と学生の両方にとって不可欠です。ベータ細胞は、単に単純にインスリン工場ではありません。それらは、栄養素、ホルモン、および疾患の障害を予防するさまざまな種類の疾患を研究する動的で細かく調整されたセンサーです。

ベータセルとは?

ベータ細胞は、ランゲランゲルハンスの膵臓の隔離された細胞にある専門内分泌細胞です。これは、膵臓を通して散らばるホルモン産生細胞のクラスターです。各アイレットには、アルファ細胞(グルカゴンを誘発)、デルタ細胞(プロダスソマトスタチン)、PP細胞(プロダクティブポリペプチド)、およびエピロン細胞(プロダクジン グレグレン)が含まれているが、ほとんどの細胞は、その細胞が、その細胞を最大にすることができます。

ベータ細胞は、分泌物糖値に急激なブドウ糖の入射比を極力許容するヒトの腸およびGLUT3のglucoseのトランスポーターを表現しています。 それらは、グルコースのトランスポーター2(GLUT2)を、主にヒトのGNUT1およびGLUT3を発現し、細胞のブドウ糖値に急激なブドウ糖の入射を許容する。 一度、グルコースは、糖分解およびミトコンドリンドリン酸を誘導するカルシウム濃度を増加させる。 カルシウムは、カルシウムの分解を促進します。

グルコースを超えて、ベータ細胞は他の栄養素(アミノ酸、脂肪酸)、Incretinのホルモン(GLP-1、GIP)に反応し、微調整インシュリン解放への神経入力。 彼らはまた重要な可塑性を受けます:それらはインシュリン抵抗(例えば、妊娠中または肥満)に反応して、そしてストレスの下でdedifferentiateか死にることができます。 これらの特性の下では、糖尿病の故障を把握する重要なことです。

インシュリン生産におけるベータ細胞の役割

インスリンバイオ合成・加工

インシュリンは、まず、より大きなプレカルサー、プレプロインシュリン、ラフな子宮内膜網膜網膜膜膜炎として合成されます。 信号のペプチドは、プロインシュリンを生成するために切開され、3つの分裂結束を形成します。 プロインシュリンは、それが分泌顆粒にパッケージされているグルノームに輸送されます。 これらの顆粒検査では、プロインシュリンはプロテインスリンは、プロテインゼによって切開され、重要な分裂薬(1/3)と分泌物および分泌物に有効です。

分泌物顆粒は2つのプールに貯蔵されます:第一相インシュリン解放を提供し、そして持続された第2相分泌物を供給する予備プールでドックされたすぐに再leasableプール。二相インシュリン分泌パターンはpostprandialグルコースの排出物を制御するために重要です:第1フェーズはヘパティックグルコースの生産を急速に抑制します、第2フェーズは血からグルコースを取り除き続けます。

インシュリンの秘密のメカニズム

グルコース刺激インシュリン分泌の古典的な経路は、次のようにまとめることができます。

  • グルコースのアップテーク:]グルコースは、進行方向のグルコーストランスポーター(ヒトのGLUT1/3)を介してベータセルに入ります。
  • :代謝:]] グリコシスと酸化リン酸化は、APP / ADP比を上昇させる。
  • [K ATPチャンネル閉鎖:[ SUR1/Kir6.2チャンネルにATPバインドを増加させ、それらが細胞膜を閉じ、偏光することを可能にします。
  • カルシウムインフルエンザ:)偏光は、電圧依存型L型カルシウムチャネルを開く; カルシウムイオンは急いでいます。
  • 細胞内カルシウムの上昇は、血漿膜とインシュリン顆粒の注入をトリガーし、入口の微分にインシュリンを解放し、その後、ポータル静脈に発生します。

この線形経路は、代謝信号(例えば、グルタメイト、長鎖アシル-CoAs)およびcAMPおよびタンパク質キナーゼA(PKA)による分泌を増強するカレンチのホルモンを含む増幅経路によって補完されます。

糖尿病とベータ細胞機能障害の種類

糖尿病は、β細胞機能障害のさまざまなメカニズムを進化させ、複数のタイプに広く分類されます。 2つの最も一般的なのは、タイプ1とタイプ2糖尿病ですが、妊娠糖尿病、monogenic糖尿病、および糖尿病などの他の形態で、膵臓疾患を予防するためには、ベータ細胞の中央の役割も強調します。

タイプ1糖尿病

タイプ1糖尿病(T1D)は、体内の免疫系が誤って標的し、ベータ細胞を破壊するオートモーン疾患です。このプロセスは、イレット(インスルフィッシュ)を浸透させ、直接膀胱毒性および炎症性嚢胞を殺す自動反応性Tリンパ球によって媒介されます。ベータ細胞の破壊は進行性です。ベータ細胞の細胞の破壊は、ベータ細胞の70〜90%が正常化した後にのみ現れます。このトリガーは、免疫疾患および免疫疾患の予防接種性疾患を阻害する。

新興研究では、特に高齢者や残留Cペプチド生産のそれらの診断後、ベータ細胞が長く生き残る可能性があることを示唆しています。 これらの残りの細胞を維持することを目指している免疫療法は開発され、テプリズマブ(アンチCD3抗体)のような一部のものは、リスクのある個人でT1Dの発症を遅らせることを約束しました。

タイプ2糖尿病

タイプ2糖尿病(T2D)は、周辺組織(筋肉、肝臓、脂肪)のインスリン抵抗によって特徴付けられます。 進行中のベータ細胞機能と組み合わせます。 初期段階では、ベータ細胞は、インスリン分泌とベータ細胞量(hyperplasiaとhypertrophy)の両方を増加させることによって補償します。 しかし、慢性インスリン抵抗の年を超えると、ベータ細胞はこの適応反応を維持できません。 TD2のベータ細胞機能は次のとおりです。

  • 第1相インシュリン分泌の損失:[]] グルコース負荷後のインシュリンの急流スパイクが鈍く、または膿性である。
  • ] 直角にインシュリン分泌の線量応答曲線が右方向にシフトされる。
  • インシュリン比を増加させる:[]] 欠陥のあるプロインシュリン処理を示す。
  • β細胞質量を削減: 後期研究では、体重比非糖尿病制御と比較して、β細胞質量の30〜60%削減、増減による増減(および、不十分な再生)および不十分な再生を示します。

T2Dでベータ細胞の失敗を運転するメカニズムは多要素です:グルコ毒性(慢性的に高められたグルコースのレベル 損なわれたベータ細胞機能)、脂肪毒性(高い自由な脂肪酸は圧力を誘発します)、増加されたインシュリンの要求、酸化ストレス、アミロイドの沈着(islet amyloidのポリペプチド、IAPP)および炎症(islet macrophagesの解放の皮膚)からの内分泌物。

地形糖尿病のメリタス

妊娠糖尿病の粘液(GDM)は、妊娠中に最初に認められた高血糖です。 妊娠中、胎盤ホルモン(例えば、ヒト胎盤内泌物、成長ホルモン)は生理学的インスリン抵抗を誘発します。 通常、ベータ細胞は増殖し、増大するインスリン分を補償します。 GDMでは、ベータ細胞は、ベータ細胞の脆弱性(β細胞の脆弱性)を根本的に低下させるため、十分な補正反応をマウントすることができません。 遺伝的細胞は、長期的には、長期的には、消化管細胞の低下を観察します。

糖尿病のモジェニックフォーム

モノジェネリック糖尿病は、β細胞の発達、機能、生存に影響を与える単一の遺伝子変異から結果をもたらします。これらは次のとおりです。

  • [] 若き(MODY):[] 遺伝子の変異によって、例えば GCK (グルコキナーゼ)、 []]HNF1A]]]]HNF4A[[Fluc:7]]、その他。 [HLT:HLT:[FLT:]:H] 硬化症例:[FLT:] 硬化症が頻発する。 [FLT:] [FLT:[FLT:]:[FLT:[FLT:::::::4] または、およびその他:[FLT:[FLT:[FLT:]::[FLT:[F]:[FLT:[F]:]:[FLT:[F]:[FLT:[F]:[F]:[F]:[FLT:[F]:[FLT:[F]:[FLT:[F]:[F]:[F
  • [] 性糖尿病:] K ATPチャネルに影響を与える遺伝子の突然変異(例えば、[]KCNJ11]、[]]]]]]ABCC8))は、寿命の最初の1年で永久的な過渡性糖尿病を引き起こします。 これらの患者はしばしば、インシュリンからスルタンからスルタンの閉塞経路チャネルが閉塞する可能性があるため、
  • ミトコンドリア糖尿病:[ミトコンドリアDNA(例えば、m.3243A>G)の障害物ATP生成、GSISの減少。

ベータ細胞機能に影響を与える要因

ベータ細胞の健康は、遺伝子、ライフスタイル、環境、および代謝因子の影響を受けます。これらの変調器を理解することは、予防と治療戦略にとって不可欠です。

遺伝因子

] [HHEX ] [[FLT:]] [FLT:[FLT:]] [FLT:[FLT]] [FLT:[F]] [[FLT:[F]]]] [[F]]] [[F]] [[F]] [[FLT:[F]]] [[F] [[F]]] [[F]]] [[F] [[F]]] [[F]]]] [[F [[F [[F [[F]]]] [[F [[F [[F]]]]]]]]]]]]]]] [[F [[F [

ライフスタイルファクター

食物パターン、身体活動、および体重は、ベータ細胞機能に大きく影響します。 洗練された炭水化物、飽和脂肪の食事療法が高く、繊維中の低は、インスリン抵抗を促進し、ベータ細胞に代謝ストレスを課す。 肥満は、フリー脂肪酸と炎症性シトキネを循環させることにつながり、脂肪毒性とERストレスを誘発します。 定期的な運動インスリン感受性を高め、炎症を抑え、細胞の摂取量を抑え、細胞の欠損や細胞の減少に寄与する効果が期待できます。 細胞の減少や細胞の減少は、細胞の減少や細胞の減少につながります。

環境要因

環境トリガーには、感染、毒素、および腸の微生物が含まれます。特定のウイルス感染(例えば、腸ウイルス、Coxsackie Bウイルス)は、遺伝子感受性のある個人でベータ細胞の自発性を開始または加速することが疑われています。バイオリン酸(BPA)、フェタレート、およびパーシステント有機汚染物質(POP)などの環境汚染物質が免疫および免疫疾患の免疫疾患に影響を及ぼす可能性がある。

子宮内膜の精錬(ER)ストレスと酸化ストレス

ベータ細胞は、その高いインシュリン合成のために高度に開発されたERを持っています。 需要がERの折りたたみ能力を圧倒すると、展開されていないタンパク質が蓄積し、展開されていないタンパク質反応(UPR)をトリガーします。 慢性UPRの活性化は、ERのストレスにつながる、それはアポトーシスを引き起こす可能性があります。 同様に、グルコース代謝中に発生する反応酸素種(ROS)は、通常、抗酸化物質によって緩衝されますが、糖尿病では、抗酸化物質は、酸化物に感染し、免疫および分泌物に誘導されます。

ベータ細胞療法の研究と進歩

糖尿病のベータ細胞の中央の役割を考えると、治療戦略は、それらを保存、再生、交換、または保護することを目的としています。 研究の主な分野は次のとおりです。

ベータ細胞の取り替え:隔離の移植およびカプセル封入

ヒトのアイレットの移植(Edmontonの議定書)は、ブレットT1Dの患者の選択のインシュリンの独立を元通りにすることができますが、ドナーの希少性は免疫抑制の限界の広範な使用のための必要性を取除くことができます。カプセル化技術–どのアイツルか茎細胞は栄養素およびインシュリンの交換を可能にする半永久的な膜で封じられますが、免疫細胞を妨げます-免疫抑制を除去するために開発されています。そのような細胞は、Velectrovey細胞およびVelectropeta細胞を検査する細胞のような、Velectropeta細胞を検査します。

幹細胞由来のベータ細胞

プルリポテントステムセル(embryonicまたはinduced)は、膵臓の発達をカプセル化するステップワイズプロトコルを使用して、機能的なインシュリン生成βのような細胞に区別することができます。 これらの細胞は、グルコースレスポンシブな方法でインスリンを分泌し、動物モデルの糖尿病を逆転させることができます。 現在の課題は、テラトマスを回避し、耐久性を確保する、フル成熟を達成する。 臨床試験の開始は、人間の安全と有効性を評価することができます。

型糖尿病のための免疫療法

免疫調節剤は、ベータ細胞のオートモーン破壊を阻止することを目指しています。Tepliizumab(アンチCD3)は、リスクのある個人でT1Dの発症を遅らせるためにFDA承認を受けました。他のアプローチには、チェックポイント阻害剤(例えば、CTLA4-Igアダビュート)、アンチCD20(rituximab)、およびベータ細胞の抗原薬を誘導する抗原特異療法(抗原薬)が含まれている[FDRF]は、より包括的な試験結果を得るために、TDRF]を誘導するかどうかを調べます。

ベータ細胞機能を強化する薬

糖尿病薬のいくつかのクラスは、ベータ細胞に直接利益をもたらします。

  • GLP-1受容体アゴニスト(例えば、liraglutide、semaglutide)の強力なグルコース刺激インシュリン分泌物、動物モデルのベータ細胞増殖を促進し、アポトーシスを減少させます。
  • [DPP-4阻害剤(例、Samagliptin)は、同様の利点を提供する内因性GLP-1レベルを増加させます。
  • Thiazolidinediones(例えば、ピオグリタゾン)は、インシュリン感度を改善し、脂質誘発ストレスを下げることにより、ベータ細胞機能を維持します。
  • ]スルボニールーレアK ATPチャンネルを直接閉じ、インシュリン分泌を刺激するが、作業負荷の増加による時間経過を加速することができます。
  • SGLT2阻害剤(例、エパグリフロジン)は、グルコース毒性を低減し、ベータ細胞機能が間接的に改善します。

抗酸化物質(N-アセチルシステイン)、ERストレス阻害剤(TUDCAなど)、IAPP凝集剤の変調剤(モジュレーター)など直接ベータ細胞保護剤の研究が進行中。

ベータ細胞再生

ベータ細胞は成人で再生できますか?ヒトでは、ベータ細胞の売上高は正常な状態下で非常に低くなっています。しかし、怪我や増加された需要(妊娠、肥満)に対する反応では、既存のベータ細胞と生殖器細胞からのネジェネシスのレプリケーションが起こることがあります。科学者は、再生を後押しする方法を探求しています。例えば、細胞サイクルレギュレータ(サイクリンD2、CDK)、信号経路(Wnt、ノーチェット、トランスフェスタ)は、他のトランスフェクター(Penseerto)、またはトランスフェクター(Pense)は、他のトランスフェクター)、またはトランスフェクター(Penx)、またはトランスフェクター)、またはトランスフェクター)、またはトランスフェクレンス(Penx3、またはトランスフェクター)、またはトランスフェクター)、またはその他のトランスフェクターは、またはトランスフェクター)、またはトランスフェクターは、またはトランスフェクター(Ne.g(Ne.g)、またはトランスフェクター)、またはトランスフェクター)、またはトランスフェクター)、またはトランスフェク

遺伝子治療と編集

モノジェネレーション糖尿病では、遺伝子治療は、根本的な変異を修正することができます。T1Dでは、β細胞の遺伝的工学が免疫攻撃を蒸発させる(例えば、PD-L1)のような免疫チェックポイントタンパク質の発現が探求されている。CRISPRベースのツールは、分化前の幹細胞を編集して、免疫力低下ベータ細胞ラインを作成します。CRISPR-editedベータ細胞(VCTX210、:TVC:1)の最初の臨床試験は、T1V1Fの細胞を下回る。

コンテンツ

ベータ細胞はグルコースのホメオステアシスのリンチピンであり、その機能障害は、糖尿病のあらゆる主要な形態の病理学に集中しています。タイプ1の糖尿病のオートミューンアサルトから、タイプ2の代謝過負荷にまで、分子、遺伝的、およびβ細胞機能障害を阻害する環境要因は、効果的な予防と治療戦略の設計に不可欠です。最後の10年間は、ベータ細胞の交換、免疫療法、および再生医療の顕著な進歩を見てきました。この疾患は、これらの疾患を予防し、予防するかどうかを期待しています。