排泄系統(tǒng)與糖尿病

排泄系統(tǒng)由腎臟和泌尿道組成，它們共同過(guò)濾和消除體內(nèi)廢物。隨著血液在全身循環(huán)，營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)被提取出來(lái)以獲得能量。血液到達(dá)腎臟后，將提取所有剩余的廢物以維持血液穩(wěn)態(tài)。這些經(jīng)過(guò)過(guò)濾的廢物積聚成尿液，從腎臟經(jīng)過(guò)輸尿管到達(dá)膀胱，后從那里排出。

2型糖尿病（T2DM）是一種代謝性疾病，其中胰島素抵抗是關(guān)鍵的病因。進(jìn)餐后分解碳水化合物時(shí)，血液中的葡萄糖含量會(huì)上升。當(dāng)血糖升高時(shí)，胰腺會(huì)分泌胰島素，這是一種在血液中循環(huán)并與全身細(xì)胞表面的胰島素受體（IR）結(jié)合的激素。激活后，IR會(huì)誘導(dǎo)一個(gè)信號(hào)級(jí)聯(lián)反應(yīng)，終在該細(xì)胞中吸收葡萄糖，其分解產(chǎn)生細(xì)胞能量。當(dāng)人體細(xì)胞對(duì)胰島素的反應(yīng)不佳并且不吸收血液中的葡萄糖時(shí)，就會(huì)產(chǎn)生胰島素抵抗。

結(jié)果，胰腺釋放出更多的胰島素來(lái)抵抗血液中的葡萄糖水平，而葡萄糖水平仍然保持較高水平。本質(zhì)上，細(xì)胞開(kāi)始對(duì)胰島素?zé)o反應(yīng)或耐藥。尤其是，血糖水平高于正常水平會(huì)導(dǎo)致一種稱(chēng)為高血糖癥的疾病，并伴有許多并發(fā)癥。糖尿病會(huì)導(dǎo)致慢性高血糖癥，即使在空腹情況下也存在。

查看Lifeline®膀胱和腎細(xì)胞目錄（用于以下所述的糖尿病研究），包括：

膀胱圓頂上皮細(xì)胞

膀胱尖上皮細(xì)胞

膀胱成纖維細(xì)胞

膀胱平滑肌細(xì)胞

腎髓上皮細(xì)胞

腎近端小管上皮細(xì)胞

腎皮質(zhì)上皮細(xì)胞

腎混合上皮細(xì)胞

糖尿病研究中的Lifeline®腎細(xì)胞

糖尿病（DM）患者有多種并發(fā)癥的風(fēng)險(xiǎn)，包括感染風(fēng)險(xiǎn)的增加。尿路感染（UT I）特別常見(jiàn)，通常由多藥耐藥細(xì)菌驅(qū)動(dòng)..在腎臟中，免疫防御以對(duì)抗感染在很大程度上是由位于腎集合小管中的插層細(xì)胞進(jìn)行的。這些細(xì)胞分泌抗菌肽，其功能是殺死各種微生物。大腸桿菌是這些微生物之一（UTIs常見(jiàn)的原因之一），并在感染期間附著在插層細(xì)胞上。在2018年的一項(xiàng)研究中，Murtha等人，開(kāi)始確定DM增加UTI風(fēng)險(xiǎn)的機(jī)制以及胰島素信號(hào)在這一過(guò)程中的作用。

作者首先評(píng)估了糖尿病和相關(guān)的高血糖癥是否會(huì)增加小鼠尿路感染的發(fā)生率。他們使用UPEC感染的T2DM小鼠模型，發(fā)現(xiàn)與對(duì)照組的非糖尿病小鼠相比，T2DM小鼠對(duì)UPEC感染的敏感性增加。此外，在T2DM小鼠的腎臟和膀胱中，胰島素受體（IR）和磷酸化的Akt（IR信號(hào)的下游介質(zhì)）的表達(dá)降低。作者在胰島素抵抗的糖尿病前期小鼠模型中觀察到了相似的結(jié)果。

為了確定IR和IR信號(hào)傳導(dǎo)如何介導(dǎo)尿道中的抗菌反應(yīng)，作者有選擇地刪除了小鼠腎臟（稱(chēng)為IRKO小鼠）中的IR。當(dāng)受到UPEC攻擊時(shí)，IRKO小鼠的細(xì)菌負(fù)擔(dān)增加，這表明IR信號(hào)對(duì)于從尿道清除UPEC很重要。作者使用FACS分離插層細(xì)胞和氯化銨誘導(dǎo)的代謝性酸中毒，作者證實(shí)IR的喪失不會(huì)影響插層細(xì)胞的數(shù)量或插層細(xì)胞介導(dǎo)的尿液酸化。

接下來(lái)，作者研究了IRKO小鼠與對(duì)照小鼠的插入細(xì)胞中抗菌肽的表達(dá)。值得注意的是，在從IRKO小鼠插入的細(xì)胞中，核糖核酸酶4（RNase4）和脂質(zhì)運(yùn)載蛋白2（Lcn2）的轉(zhuǎn)錄和蛋白質(zhì)表達(dá)均降低。此外，與具有完整IR的小鼠相比，IRKO小鼠尿液中的UPEC存活率增加，并且不受添加RNsae4或Lcn2中和抗體的影響。使用Lifeline®人腎上皮細(xì)胞以及小鼠外和內(nèi)髓樣腎上皮細(xì)胞處理過(guò)的胰島素，作者表明，胰島素可模擬RNase4和Lcn2的表達(dá)。

在觀察到PI3K / Akt信號(hào)傳導(dǎo)在體外誘導(dǎo)了RNase4和Lnc2表達(dá)后，作者測(cè)試了在體內(nèi)是否也如此。正如預(yù)期的那樣，感染UPEC并用渥曼青霉素（PI3K / Akt抑制劑）治療的小鼠的UPEC負(fù)擔(dān)增加。后，作者檢查了T2DM患者尿液中RNAse4和Lcn2的濃度，發(fā)現(xiàn)與健康患者尿液相比，RNase4和Lcn2的中位數(shù)濃度降低了。

總之，這項(xiàng)研究的結(jié)果表明，尿道中通過(guò)IR傳遞的胰島素信號(hào)可調(diào)節(jié)抗菌肽的表達(dá)并防止UTI。

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