Redaktion Jede Zelle in Ihrem Körper reagiert auf das Hormon Insulin, und wenn dieser Prozess zu versagen beginnt, bekommen Sie Diabetes. In einem unerwarteten Ergebnis haben Wissenschaftler des Joslin Diabetes Centers vier Viren identifiziert, die insulinähnliche Hormone produzieren können, die auf menschlichen Zellen aktiv sind. Die Entdeckung eröffnet neue Möglichkeiten, biologische Mechanismen aufzudecken, die Diabetes oder Krebs verursachen können.
„Unsere Forschung könnte dazu beitragen, ein neues Feld zu eröffnen, das wir als mikrobielle Endokrinologie bezeichnen könnten“, sagt Emrah Altindis, PhD, eine Joslin-Forscherin und Hauptautorin eines Artikels im Journal PNAS über die Arbeit. „Wir zeigen, dass diese viralen Insulin-ähnlichen Peptide auf menschliche und Nagetierzellen wirken können. Mit der sehr großen Anzahl von mikrobiellen Peptiden, denen wir ausgesetzt sind, gibt es ein neues Fenster für Wirt-Mikroben-Interaktionen. Wir hoffen, dass diese Prozesse untersucht werden.“ helfen Sie uns, die Rolle von Mikroben bei menschlichen Krankheiten besser zu verstehen. “
„In der Tat wirft die Entdeckung der viralen insulinähnlichen Hormone die Frage auf, was ihre Rolle bei Diabetes sein könnte, ebenso wie Autoimmunkrankheit, Krebs und andere metabolische Zustände“, sagt C. Ronald Kahn, MD, Joslins akademischer Leiter und Senior Autor auf dem Papier.
Die Schlüsselidee für die Untersuchung war, als Altindis, dessen frühere Forschung sich auf die Entwicklung von Impfstoffen gegen Bakterien konzentrierte, an einem Joslin-Seminar teilnahm, in dem mögliche Ursachen der Autoimmunreaktion diskutiert wurden, die den Typ-1-Diabetes antreibt. Er begann zu hypothetisieren, ob Bakterien oder Viren Insulin-ähnliche Peptide (kleine Versionen von Proteinen) erzeugen könnten, die dazu beitragen könnten, die Krankheit auszulösen.
Durch die Analyse großer öffentlicher Forschungsdatenbanken, die virale Genomsequenzen enthalten, fanden er und seine Kollegen bei Joslin heraus, dass verschiedene Viren Peptide produzieren können, die ganz oder teilweise 16 menschlichen Hormonen und regulatorischen Proteinen ähneln.
„Was unsere Aufmerksamkeit erregt hat, waren vier Viren, die insulinähnliche Sequenzen hatten“, sagt Kahn, der auch Mary-K.-Iacocca-Professor für Medizin an der Harvard Medical School ist.
Diese Viren stammten aus einer Familie von Viren, von denen bekannt ist, dass sie Fisch infizieren. Um herauszufinden, ob sie bei Säugetieren aktiv sein könnten, arbeitete das Joslin-Team mit Richard DiMarchi, Professor für Chemie an der Indiana University, zusammen, dessen Labor diese viralen insulinähnlichen Peptide (VILPs) chemisch synthetisierten.
Experimente an Maus- und menschlichen Zellen
In Experimenten an Maus- und menschlichen Zellen untersuchten die Wissenschaftler, ob die VILPs wie Hormone wirken könnten. Ihre Experimente bewiesen, dass die VILPs tatsächlich an menschliche Insulinrezeptoren und Rezeptoren für ein eng verwandtes Hormon, das IGF-1 (insulinähnlicher Wachstumsfaktor 1), binden können. Dies sind die kritischen Proteine auf den Zellen, die ihnen sagen, dass sie Glukose aufnehmen und wachsen sollen.
Zusätzlich könnten die Peptide alle Signalwege innerhalb der Zellen stimulieren, die durch Humaninsulin und IGF-1 stimuliert wurden. Und Mäuse, die mit den viralen Peptiden injiziert wurden, wiesen geringere Mengen an Blutglucose auf, ein weiteres Zeichen von Insulinwirkung. Darüber hinaus zeigte die Analyse von Datenbanken mit Viren im menschlichen Darm, dass Menschen diesen Viren ausgesetzt sind.
„Es ist bekannt, dass diese Viren Fische und Amphibien infizieren, aber sie sind nicht dafür bekannt, Menschen zu infizieren“, betont Kahn. „Es ist jedoch möglich, dass Menschen durch das bloße Essen von Fischen diesen Viren ausgesetzt werden. Niemand hat direkt überprüft, ob die Viren unter bestimmten Bedingungen Zellen infizieren oder zumindest teilweise durch den Darm aufgenommen werden können.“
Die Wissenschaftler werden nun ihre Suche nach anderen Viren, die menschenähnliche Hormone produzieren, erweitern. „Dieses Ergebnis ist die Spitze eines Eisbergs“, sagt Kahn. „Man geht davon aus, dass mehr als 300.000 Viren in Säugetieren infizieren oder transportiert werden können, und nur etwa 7.500 oder etwa 2.5% wurden sequenziert. Wir erwarten daher sicher viele virale Hormone, darunter mehr virale Insuline, in der Zukunft. “
„Diese Forschung eröffnet auch einen neuen Aspekt für die Untersuchung von Typ-1-Diabetes und Autoimmunität“, sagt er. „Es kann sein, dass diese oder ähnliche mikrobische insulinähnliche Moleküle ein Auslöser für die Umwelt sein könnten, um die Autoimmunreaktion bei Typ-1-Diabetes zu starten. Andererseits könnte man sich auch vorstellen, dass dies die Immunantwort desensibilisiert und schützend sein könnte.“
Eine ähnliche Frage ist offen für Stoffwechselkrankheiten wie Typ-2-Diabetes und Fettleibigkeit, bei denen der Körper nicht richtig auf Insulin reagiert. „Man könnte sich vorstellen, dass diese viralen Peptide die Insulinresistenz schützen oder dazu beitragen können“, sagt Kahn.
Diese oder ähnliche Viren könnten auch ein Faktor bei bestimmten menschlichen Krebsarten sein. „Wenn diese Viren im Darm sind, könnten die VILPs, die sie produzieren, das Wachstum von Darmzellen anregen, so dass man Polypen oder Darmtumore bekommt?“ Kahn fragt. „Oder wenn sie absorbiert werden oder ansteckend werden, können sie dann irgendein Organ im Körper anstecken?“
Die Analyse solcher viraler Peptide könnte den Pharmaunternehmen letztendlich helfen, neue Formen von synthetisierten menschlichen Insulinen zu entwickeln. „Wir könnten etwas lernen, zum Beispiel über Insulin, das keine Kühlung benötigt und über längere Zeit gelagert werden kann, oder über Insulin, das schneller absorbiert wird oder langsamer abgebaut wird“, schlägt er vor.
In Anbetracht der früheren Forschung von Altindis über Infektionskrankheiten und nicht in der Endokrinologie „ist unsere Entdeckung ein Beispiel dafür, wie die Arbeit in einem Bereich das Denken auf einem anderen Gebiet anregen kann“, fügt Kahn hinzu. „Es unterstreicht wirklich die Wichtigkeit der gegenseitigen Befruchtung im wissenschaftlichen Entdeckungsprozess, der so wertvoll ist, aber so unterschätzt wird.“