線粒體就像細胞的“能量工廠”，為我們的身體提供所需的燃料。然而，當這些“工廠”出現故障時，可能會導致像2型糖尿病這樣的疾病。2型糖尿病患者要麼不能產生足夠的胰島素（由胰腺製造的調節血糖水平的關鍵激素），要麼無法有效地使用它來維持正常的血糖水平。
之前的研究發現，糖尿病患者的胰腺β細胞——負責生產胰島素的細胞，擁有異常的線粒體，無法正常生成能量。但科學家們一直不清楚為什麼這些β細胞會變得如此。
最近，密歇根大學的一組研究人員在小鼠身上進行了一項新研究，揭示了功能失調的線粒體是如何觸發一種反應，影響β細胞的成熟和功能的。
相關研究結果於2025年2月6日線上發表在Science期刊上，論文標題為“Retrograde mitochondrial signaling governs the identity and maturity of metabolic tissues”。
論文共同第一作者、密歇根大學內科研究助理教授Emily M. Walker博士解釋道：“我們想找出哪些路徑對維持線粒體的健康至關重要。”
為了探究這個問題，Walker及其團隊破壞了三個對線粒體功能至關重要的元件：線粒體DNA、清除受損線粒體的途徑，以及在β細胞中保持健康線粒體池的方法。Walker指出，“在這三種情況下，相同的應激反應被啟用，導致β細胞變得不成熟，停止分泌足夠的胰島素，並且基本上失去了它們作為β細胞的身份。這表明線粒體可以透過向細胞核發送訊號來改變β細胞的命運。”
他們不僅在小鼠中證實了這一點，還在人類胰島細胞中得到了相同的結果。隨後，研究團隊將目光投向了其他受糖尿病影響的細胞型別。論文通訊作者、密歇根大學糖尿病研究中心主任Scott A. Soleimanpour博士表示：“糖尿病不僅僅影響一個系統——體重增加、肝臟過度產糖、肌肉功能障礙等都是其症狀的一部分。因此，我們也想看看其他組織。”
他們在肝細胞和脂肪儲存細胞中重複了實驗，發現了同樣的應激反應被啟用的現象。這意味著，無論細胞型別如何，線粒體損傷並不會直接導致細胞死亡，而是讓它們變得不再能正常工作。這一發現激發了一個新的想法：如果可以修復這些損傷，或許就能恢復細胞的功能。
β細胞中線粒體自噬的喪失導致線粒體形態異常
為了驗證這個假設，研究人員使用了一種名為ISRIB的藥物來阻止這種應激反應。四周後，他們驚喜地發現，β細胞重新獲得了控制小鼠血糖水平的能力。Soleimanpour總結說：“失去β細胞是患上2型糖尿病的主要原因。透過我們的研究，我們現在有了一個理論框架來解釋為什麼會發生這種情況，以及如何幹預以解決根本問題。”
接下來，這些科學家計劃進一步分析受影響的細胞路徑，並希望能在來自糖尿病患者的細胞樣本中重現他們的發現。這一突破可能為治癒2型糖尿病鋪平道路，為我們帶來新的希望。
參考資料：
Emily M. Walker et al. Retrograde mitochondrial signaling governs the identity and maturity of metabolic tissues. Science, 2025, doi:10.1126/science.adf2034.
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