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2型糖尿病(T2D)是復(fù)雜、慢性、漸進(jìn)且無法自愈的疾病。治療2型糖尿病，是頗有挑戰(zhàn)性的難題。

除胰島素抵抗外，胰島功能衰竭是2型糖尿病的關(guān)鍵特征之一。為了探討2型糖尿病發(fā)病過程中胰島的病理，中國科學(xué)院數(shù)學(xué)與系統(tǒng)科學(xué)研究院李雷課題組開發(fā)了一種計算方法，對T2D的動物模型Goto-Kakizaki(GK)和對照模型Wistar(WST)大鼠胰島的時間序列全基因表達(dá)譜以及來自捐獻(xiàn)者的人類胰島的全基因表達(dá)譜進(jìn)行整合分析。全部數(shù)據(jù)來自公共數(shù)據(jù)庫(https://www.ncbi.nlm.nih.gov/geo/)。其中，大鼠數(shù)據(jù)來自中國科學(xué)院(GSE81811)，人的胰島來自北歐胰島移植計劃(GEOGSE38642)。?>>>商務(wù)洽談，點(diǎn)此處，在線咨詢 ?

基于表達(dá)譜的雙重特征結(jié)構(gòu)，整合分析識別出，在兩個物種中保守的一個主要基因特征向量。它的特征是上調(diào)的血管生成和下調(diào)的氧化磷酸化。對于GK和WST大鼠胰島的表達(dá)譜，通過在每一個時間點(diǎn)實(shí)施兩樣本對照統(tǒng)計檢驗(yàn)，可直接驗(yàn)證基因表達(dá)的上述改變。在胰島中，β細(xì)胞和α細(xì)胞分別分泌降血糖的和升血糖的胰島素和胰高血糖素。整合分析發(fā)現(xiàn)，在轉(zhuǎn)錄組層面的血管生成的改變與α/β-細(xì)胞分布的改變同步發(fā)生。它們早于氧化磷酸化的下調(diào)，而后者與胰島素分泌逐步惡化同步。此外，在GK大鼠中，在胰島素分泌惡化之前可以觀察到顯著的高胰島素血癥。 ?? ?

缺氧誘導(dǎo)因子(HIF)信號傳導(dǎo)通路是激活血管生成基因轉(zhuǎn)錄的上游調(diào)控路徑。根據(jù)整合的表達(dá)特征，HIF通路中的大部分基因明顯上調(diào)。該研究中的多項(xiàng)證據(jù)表明，在2型糖尿病發(fā)展過程中，HIF信號通路是在缺氧應(yīng)激下發(fā)揮作用。此外，抗血管生成基因THBS1和PEDF在基因特征向量中表達(dá)排名靠前，表明存在一種對抗機(jī)制。這一轉(zhuǎn)錄組層面的對抗機(jī)制，與在T2D的胰島中觀察到的毛細(xì)血管增厚與斷裂是一致的。 ?

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α/β-細(xì)胞分布的改變和高胰島素血癥早于胰島素分泌惡化的觀察結(jié)果，支持了科研人員此前提出的觀點(diǎn)，即對糖尿病前期的篩查除測量血糖水平以外，應(yīng)包括空腹和餐后血胰島素水平;為了防止胰島形態(tài)的改變進(jìn)入不可逆的階段，或者防止2型糖尿病的病理進(jìn)展變得不可逆，在高胰島素血癥階段，甚至在血糖水平尚未出現(xiàn)明顯異常的情況下，應(yīng)采取積極的干預(yù)措施。 ???? ?

相關(guān)研究成果發(fā)表在《公共科學(xué)圖書館-綜合》(PLOS ONE)上。除公開的原始數(shù)據(jù)外，計算代碼和中間計算數(shù)據(jù)存放在開放云平臺(https://codeocean.com、https://zenodo.org)。所有報道的結(jié)果均可復(fù)制再現(xiàn)。

數(shù)學(xué)院在大鼠和人類胰島轉(zhuǎn)錄組中發(fā)現(xiàn)2型糖尿病前期的重要標(biāo)志

來源：中國科學(xué)院

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