新研究發現具有音樂聽覺的細胞會釋放胰島素！

糖尿病是一種身體產生太少或沒有胰島素的疾病。因此，糖尿病患者依賴于這種激素通過注射或泵的外部供應。由蘇黎世聯邦理工學院生物系統科學與工程系的Martin Fussenegger領導的研究人員希望讓這些人的生活更輕松，并正在尋找直接在體內產生和管理胰島素的解決方案。

科學家們正在尋求的一種解決方案是將產生胰島素的設計細胞包裹在膠囊中，這種膠囊可以植入體內。為了能夠從外部控制細胞向血液中釋放胰島素的時間和數量，研究人員近年來研究并應用了不同的觸發因素:光、溫度和電場。

Fussenegger和他的同事們現在開發了另一種新穎的刺激方法:他們用音樂來觸發細胞在幾分鐘內釋放胰島素。這在英國搖滾樂隊皇后樂隊的全球熱門歌曲《We Will Rock You》中尤為有效。

使細胞接收聲波

為了使產生胰島素的細胞接受聲波，研究人員使用了大腸桿菌中的一種蛋白質。這種蛋白質對機械刺激有反應，在動物和細菌中很常見。這種蛋白質位于細菌的膜上，調節鈣離子流入細胞內部。研究人員已經將這種細菌離子通道的藍圖整合到人類胰島素生成細胞中。這讓這些細胞自己產生離子通道，并將其嵌入細胞膜。

正如科學家們已經證明的那樣，這些細胞中的通道會響應聲音而打開，允許帶正電的鈣離子流入細胞。這導致細胞膜上的電荷反轉，進而導致細胞內充滿胰島素的微小囊泡與細胞膜融合，并將胰島素釋放到外部。

低沉的低音促進胰島素分泌

在細胞培養中，研究人員首先確定了激活離子通道最強烈的頻率和體積水平。他們發現，60分貝(dB)左右的音量水平和50赫茲的低音頻率是觸發離子通道最有效的。為了**限度地釋放胰島素，聲音或音樂必須至少持續三秒鐘，最多暫停五秒鐘。如果間隔太遠，釋放的胰島素就會大大減少。

最后，研究人員研究了哪種音樂類型在85分貝的音量下會引起最強的胰島素反應。樂隊皇后樂隊(Queen)的《We Will Rock You》等低沉的低音搖滾樂位居榜首，緊隨其后的是動作片《復仇者聯盟》(the Avengers)的原聲音樂。相比之下，胰島素對古典音樂和吉他音樂的反應相當弱。

“We Will Rock You”在5分鐘內觸發了大約70%的胰島素反應，在15分鐘內全部觸發。這與健康個體的天然葡萄糖誘導的胰島素反應相當，Fussenegger說。

聲源必須在植入物的正上方

為了對整個系統進行測試，研究人員將產生胰島素的細胞植入小鼠體內，并將小鼠的腹部直接放在揚聲器上。這是研究人員觀察胰島素反應的**方法。然而，如果這些動物能夠在“老鼠迪斯科”中自由移動，音樂就不能觸發胰島素的釋放。

Fussenegger解釋說:“我們的設計細胞只有在正確聲音的聲源直接在植入物上方的皮膚上播放時才會釋放胰島素。”這種激素的釋放并不是由飛機噪音、割草機噪音、消防隊警報聲或談話等環境噪音引發的。

無環境噪聲觸發

就他對細胞培養物和老鼠的測試而言，Fussenegger認為植入人體的細胞在輕微噪音下持續釋放胰島素的風險很小。

另一個安全緩沖是胰島素倉庫在耗盡后需要四個小時才能完全補充。因此，即使細胞每隔一小時暴露在聲音中，它們也不能每次都釋放出滿載的胰島素，從而導致危及生命的低血糖。“然而，它可以滿足一個每天吃三餐的糖尿病患者的典型需求，”Fussenegger說。他解釋說，即使一個人超過四個小時不吃東西，胰島素也會在囊泡中停留很長時間。“沒有發生耗竭或無意排放。”

但臨床應用還有很長的路要走。研究人員只是提供了一個概念證明，表明遺傳網絡可以通過聲波等機械刺激來控制。這一原則是否會付諸實踐，取決于制藥公司是否有興趣這樣做。畢竟，它可以被廣泛應用:該系統不僅適用于胰島素，還適用于任何具有治療作用的蛋白質。

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