01 研究背景

糖尿病是以高血糖為特征的全身代謝性疾病，由于胰島素分泌缺陷或生物作用受損所導致的血糖升高，可出現(xiàn)在生命的不同階段，并導致多系統(tǒng)并發(fā)癥。隨著人類社會的進步及生活形式和飲食結構的改變，糖尿病病人數(shù)量急劇上升，成為全球增長最快的疾病之一。

當前，針對糖尿病的常規(guī)治療主要包括控制飲食、增加鍛煉、口服降糖藥及注射胰島素。然而這些方案的治療收益仍舊有限，并不能阻止并發(fā)癥及病情的進展。同時，頻繁的胰島素注射也給糖尿病患者帶來了巨大的困擾。近年來，研究人員為了能使糖尿病患者擺脫頻繁的胰島素注射，一直在致力于尋找新的替代方法以提升患者體內的胰島素水平。

值得關注的是，巴塞爾生物系統(tǒng)科學與工程系的Martin Fussenegger教授團隊旨在追求將產生胰島素的設計細胞封裝在可以植入體內的膠囊中，并通過外界刺激因素（電、聲波等）調控體內工程細胞對于胰島素的釋放。其中，該團隊于今年9月在《柳葉刀》子刊 The Lancet Diabetes & Endocrinology 上公布了一項新穎的針對糖尿病治療的研究，報道指出可通過音樂來刺激細胞釋放胰島素，并且全球知名搖滾樂《We Will Rock You》表現(xiàn)出不俗的效果。是不是很有趣？那就和小編一起來看看吧！

中文標題：用音樂調節(jié)細胞胰島素釋放，實現(xiàn)糖尿病實時控制

影響因子：44.5

單位：蘇黎世聯(lián)邦理工學院

DOI：10.1016/S2213-8587（23）00153-5

02 研究內容

1.接收音樂的細胞設計

 研究指出聲波（機械振動）可激活毛細胞中的機械敏感離子通道，導致膜去極化和神經遞質釋放，從而影響人類情緒。類似的通道可見于細菌的機械敏感性離子通道，包括大電導機械敏感性離子通道(mechanosensitive channel of large conductance，MscL)和小電導機械敏感性離子通道(mechanosensitive channel of small conductance，MscS)。其中改良的大腸桿菌MscL被證明在哺乳動物細胞中表達，并通過張力控制加載和觸發(fā)誘導釋放“模型貨物”。Martin Fussenegger研究團隊為了使產生胰島素的工程細胞對聲波有反應，使用了一種來自大腸桿菌的蛋白質，該蛋白對機械刺激反應靈敏，其位于細菌的細胞膜上并調節(jié)鈣離子進入細胞內部。隨后，他們將蛋白植入人類胰島素細胞，使細胞具備了離子通道，

并在外界聲音的刺激下允許帶正電的鈣離子流入細胞。這便會引起細胞膜的電荷逆轉，進而迫使細胞內充滿胰島素的小泡與細胞膜融合，并向外界釋放胰島素。

2.評估不同音量水平對胰島素釋放的影響

接著，研究人員為鑒定多少分貝的音量可促使觸發(fā)的胰島素釋放量達到最高，他們在逐步提高音量水平的條件下檢測了胰島素的含量，并音樂介導的胰島素釋放在50-100赫茲時最大。進一步分析發(fā)現(xiàn)，音量在60分貝左右和50赫茲的低音頻率最能有效地觸發(fā)離子通道。同時，為了觸發(fā)最大的胰島素釋放，聲音或音樂必須持續(xù)至少三秒，并間隔最多五秒。如果間隔太長，釋放的胰島素量會明顯減少。

3.不同音樂風格對胰島素釋放的影響

隨后，研究人員研究了在85分貝音量下引起最強胰島素反應的音樂類型，這是聽音樂時的平均聲音水平，比一場典型的現(xiàn)場音樂會更安靜（105-110 分貝）。

結果發(fā)現(xiàn)，相較于古典音樂和吉他音樂，低沉的搖滾樂和電影原聲能誘導更多的胰島素釋放。其中以皇后樂隊的《We Will Rock You》及動作電影《復仇者聯(lián)盟》的配樂最為顯著。

之后，該團隊進一步分析了音樂觸發(fā)的胰島素釋放的動態(tài)。結果顯示歌曲《We Will Rock You》在5 min內觸發(fā)了大約70%的胰島素反應，并且反應在15min內完成。

4.獨特的胰島素釋放方式

最后，研究人員將設計細胞植入野生型或1型糖尿病C57BL/6J小鼠腹腔內，并通過外界音樂《We Will Rock You》刺激以檢測胰島素水平。有趣的是，他們發(fā)現(xiàn)只有將小鼠腹部貼合在揚聲器上才能檢測到胰島素反應。

接著，研究人員向小鼠腹腔注射葡萄糖，并暴露于音樂環(huán)境中。結果顯示在《We Will Rock You》的刺激下，小鼠體內的血糖水平得到顯著控制。同時，沉浸在音樂中的小鼠血液胰島素水平在幾分鐘內上升，達到野生型水平，并在90 min內達到峰值。

03 總結

該研究表明可利用音樂開關來調控胰島素的釋放，揭示了可通過聲波刺激來控制基因網(wǎng)絡的重大潛力。這不僅為糖尿病的治療提供了新的概念和策略，還對未來治療其他疾病貢獻重要思路。

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