排泄系統與糖尿病

排泄系統由腎臟和泌尿道組成，它們共同過濾和消除體內廢物。隨著血液在全身循環，營養物質被提取出來以獲得能量。血液到達腎臟后，將提取所有剩余的廢物以維持血液穩態。這些經過過濾的廢物積聚成尿液，從腎臟經過輸尿管到達膀胱，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鍵的病因。進餐后分解碳水化合物時，血液中的葡萄糖含量會上升。當血糖升高時，胰腺會分泌胰島素，這是一種在血液中循環并與全身細胞表面的胰島素受體（IR）結合的激素。激活后，IR會誘導一個信號級聯反應，終在該細胞中吸收葡萄糖，其分解產生細胞能量。當人體細胞對胰島素的反應不佳并且不吸收血液中的葡萄糖時，就會產生胰島素抵抗。

結果，胰腺釋放出更多的胰島素來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。本質上，細胞開始對胰島素無反應或耐藥。尤其是，血糖水平高于正常水平會導致一種稱為高血糖癥的疾病，并伴有許多并發癥。糖尿病會導致慢性高血糖癥，即使在空腹情況下也存在。

查看Lifeline®膀胱和腎細胞目錄（用于以下所述的糖尿病研究），包括：

膀胱圓頂上皮細胞

膀胱尖上皮細胞

膀胱成纖維細胞

膀胱平滑肌細胞

腎髓上皮細胞

腎近端小管上皮細胞

腎皮質上皮細胞

腎混合上皮細胞

糖尿病研究中的Lifeline®腎細胞

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

作者首先評估了糖尿病和相關的高血糖癥是否會增加小鼠尿路感染的發生率。他們使用UPEC感染的T2DM小鼠模型，發現與對照組的非糖尿病小鼠相比，T2DM小鼠對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信號的下游介質）的表達降低。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果。

為了確定IR和IR信號傳導如何介導尿道中的抗菌反應，作者有選擇地刪除了小鼠腎臟（稱為IRKO小鼠）中的IR。當受到UPEC攻擊時，IRKO小鼠的細菌負擔增加，這表明IR信號對于從尿道清除UPEC很重要。作者使用FACS分離插層細胞和氯化銨誘導的代謝性酸中毒，作者證實IR的喪失不會影響插層細胞的數量或插層細胞介導的尿液酸化。

接下來，作者研究了IRKO小鼠與對照小鼠的插入細胞中抗菌肽的表達。值得注意的是，在從IRKO小鼠插入的細胞中，核糖核酸酶4（RNase4）和脂質運載蛋白2（Lcn2）的轉錄和蛋白質表達均降低。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®人腎上皮細胞以及小鼠外和內髓樣腎上皮細胞處理過的胰島素，作者表明，胰島素可模擬RNase4和Lcn2的表達。

在觀察到PI3K / Akt信號傳導在體外誘導了RNase4和Lnc2表達后，作者測試了在體內是否也如此。正如預期的那樣，感染UPEC并用渥曼青霉素（PI3K / Akt抑制劑）治療的小鼠的UPEC負擔增加。后，作者檢查了T2DM患者尿液中RNAse4和Lcn2的濃度，發現與健康患者尿液相比，RNase4和Lcn2的中位數濃度降低了。

總之，這項研究的結果表明，尿道中通過IR傳遞的胰島素信號可調節抗菌肽的表達并防止UTI。

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