近期，中國科學(xué)院上海營養(yǎng)與健康研究所陳雁研究組在國際學(xué)術(shù)期刊The Journal of Nutritional Biochemistry在線發(fā)表了標(biāo)題為“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。該研究發(fā)現(xiàn)間歇性蛋白限制可以保護(hù)糖尿病大鼠的胰島并改善血糖穩(wěn)態(tài)。
糖尿病在過去的幾十年里已經(jīng)成為全球流行病，對人類健康和全球經(jīng)濟(jì)的威脅日益嚴(yán)重。根據(jù)國際糖尿病聯(lián)盟的糖尿病地圖集，2022年全世界有5.37億成年人患有糖尿病，主要是2型糖尿病。目前預(yù)防和管理2型糖尿病最有效的策略是改變生活方式和飲食習(xí)慣。減少食物攝入，同時避免營養(yǎng)不良，可以改善2型糖尿病、衰老和許多其他代謝紊亂。膳食中宏量營養(yǎng)素的比例也起著重要作用，在碳水化合物替代飲食中，通過用碳水化合物替代蛋白質(zhì)實現(xiàn)了長壽和代謝健康，這提示限制蛋白質(zhì)的攝入可能會給身體帶來健康益處。
除了蛋白質(zhì)或氨基酸限制的飲食策略，禁食或熱量限制長期以來被認(rèn)為是一種延長壽命和改善代謝健康的有效手段。近年來，許多熱量限制的方式如間歇性節(jié)食和時間限制性飲食已被廣泛用于改善包括糖尿病在內(nèi)的代謝性疾病。但是由于這類飲食策略對于大多數(shù)受試者來說很難堅持以及潛在的負(fù)面影響，盡可能減少長期飲食干預(yù)的負(fù)面效果，定期使用不同種類的模擬禁食飲食，已被證明通過促進(jìn)胰島β細(xì)胞分泌胰島素和再生治療2型糖尿病。持續(xù)的蛋白質(zhì)或者氨基酸限制以及間歇性節(jié)食已被證明可以改善糖尿病，但目前還沒有研究探討間歇性的蛋白限制是否足以干預(yù)糖尿病。
該項研究探討了一種間歇性蛋白限制（IPR）的飲食方式，發(fā)現(xiàn)IPR可以迅速緩解Zucker糖尿病肥胖（ZDF）大鼠高血糖血癥，減少了肝臟的葡萄糖生成。IPR保護(hù)胰島免受糖尿病所引起的損傷，并提高β細(xì)胞的數(shù)量和增加其增殖能力。對分離的ZDF大鼠胰島進(jìn)行的單細(xì)胞轉(zhuǎn)錄組測序分析發(fā)現(xiàn)，IPR能夠逆轉(zhuǎn)糖尿病相關(guān)的β細(xì)胞去分化。此外，糖尿病ZDF大鼠胰島β細(xì)胞具有胰島淀粉樣多肽、嗜鉻粒蛋白和內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激相關(guān)基因表達(dá)增加的情況。β細(xì)胞去分化標(biāo)志物Cd81在糖尿病大鼠β細(xì)胞中表達(dá)增加。相反，D-box結(jié)合PAR bZIP轉(zhuǎn)錄因子Dbp和即早反應(yīng)基因在糖尿病胰島β細(xì)胞中表達(dá)降低。上述結(jié)果表明，IPR在糖尿病大鼠模型中有效控制血糖和保護(hù)β細(xì)胞形態(tài)與結(jié)構(gòu)完整性。
中國科學(xué)院上海營養(yǎng)與健康研究所陳雁研究員為該論文的通訊作者，中國科學(xué)院上海營養(yǎng)與健康研究所與上海科技大學(xué)聯(lián)合培養(yǎng)博士研究生李晨晨為該論文第一作者。該項工作得到了科技部、國家自然科學(xué)基金委員會等經(jīng)費的資助，同時也得到了中國科學(xué)院上海營養(yǎng)與健康研究所公共技術(shù)平臺和動物平臺的支持。
圖：兩組大鼠的胰島免疫熒光染色，間歇性蛋白限制有助于增加胰島形態(tài)完整性
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