Открыт ключевой сигнал, стимулирующий пролиферацию бета-клеток поджелудочной железы при диабете 1 типа

Ученые Еврейского университета в Иерусалиме (Hebrew University of Jerusalem) выявили ключевой сигнал, стимулирующий образование инсулин-продуцирующих бета-клеток поджелудочной железы – открытие, способное в конечном итоге помочь найти пути к восстановлению функции поджелудочной железы при диабете 1 типа.

Работу в рамках многолетнего проекта возглавлял профессор Юваль Дор (Yuval Dor) из Научно-исследовательского медицинского института Израиля и Канады (Institute for Medical Research Israel-Canada) Еврейского университета, а также ученые из отделения диабета компании Roche pharmaceuticals и Медицинского центра Хадасса Еврейского университета (Hadassah-Hebrew University Medical Center).

Статья об исследовании опубликована в журнале Cell Metabolism.

«Наша работа показывает, что повышение уровня глюкозы в крови стимулирует регенерацию бета-клеток», - говорит профессор Дор. «Но за сигнал отвечает не находящаяся в крови глюкоза как таковая, а чувствительность к глюкозе бета-клеток, что и является ключом к их регенерации».

У пациентов с диабетом 1 типа (или ювенильным диабетом) иммунная система ошибочно атакует инсулин-продуцирующие бета-клетки, что приводит к снижению синтеза инсулина и в конечном итоге к потере функции бета-клеток.

Без инсулина клетки организма не могут усваивать находящуюся в крови глюкозу и использовать ее для получения энергии. Как результат, глюкоза накапливается в крови, а клетки и ткани страдают от недостатка энергии. Поэтому пациенты с диабетом 1 типа должны получать инъекции инсулина и ежедневно контролировать его уровень в крови. Для излечения диабета 1 типа необходимо разработать методы, позволяющие усилить деление бета-клеток и увеличить их общую массу. Исходя из этого, становится понятной потенциальная терапевтическая значимость данного исследования.

Световая микрофотография бета-клеток островков Лангерганса поджелудочной железы млекопитающих. Бета-клетки – место синтеза и секреции гормона инсулина. Ядра бета-клеток видны как темно-красные круги. Желтый цвет показывает широкое распространение в клетках инсулина, содержащегося в многочисленных гранулах, переносящих гормон к клеточной мембране. (Фото Science Photo Library/P540/0009)

Используя генетические методы, профессор Дор, а также соведущий автор статьи профессор Бенджамин Глейзер (Benjamin Glaser) из Медицинского центра Хадасса Еврейского университета, разрушили 80 процентов инсулин-продуцирующих бета-клеток поджелудочной железы взрослых мышей, превратив, таким образом, животных в диабетиков.

При сравнении этих мышей с контрольными ученые обнаружили, что у мышей с развившимся диабетом и повышенным уровнем глюкозы образовалось большее количество новых бета-клеток, чем у здоровых животных. Это позволяло предположить, что ключевым игроком в регенерации бета-клеток является глюкоза. Но дальнейшие исследования показали, что главная молекула-триггер регенерации бета-клеток – чувствительный к глюкозе фермент глюкокиназа (glucokinase).

Это означает, что чем больше работа, которую нужно выполнить бета-клетке (то есть чем больший стресс она испытывает), тем интенсивнее она пролиферирует.

Показав, что регенерация бета-клеток зависит от уровней экспрессии глюкокиназы, это открытие может проложить путь к разработке нового лекарственного препарата, модулирующего эти уровни или другие звенья чувствительного к глюкозе пути и способного направить бета-клетки по пути деления.

Если будет найден механизм, предотвращающий атаку на бета-клетки со стороны иммунной системы, как это происходит у больных диабетом 1 типа, комбинированное лечение с применением такого препарата может обеспечить полное излечение этого заболевания.

Исследования в этой области продолжаются, и их конечной целью является переход к клиническим испытаниям.

Недавние исследования выявили удивительный регенеративный потенциал инсулин-продуцирующих бета-клеток у мышей, что свидетельствует о возможности регенеративной терапии диабета 1 типа у человека. Физиологическая регенерация бета-клеток в условиях стресса основывается на усиленной пролиферации выживших бета-клеток, но факторы, стимулирующие и регулирующие этот ответ, оставались неизвестными. Теперь установлено, что масса бета-клеток контролируется скорее системно, чем локальными факторами, такими как повреждение ткани. Главным положительным регулятором основной и компенсаторной пролиферации бета-клеток in vivo являются хронические изменения в метаболизме глюкозы в бета-клетках, а не уровни глюкозы в крови как таковые. Внутриклеточные, генетические и фармакологические воздействия на клетки показали, что обусловленное метаболизмом стимулирование глюкозой деления бета-клеток осуществляется посредством глюкокиназы – первая стадия гликолиза, сопровождающаяся последующим закрытием каналов K_ATP и деполяризацией мембраны. Таким образом, полученные данные раскрывают молекулярный механизм гомеостатического контроля над массой бета-клеток, основанный на метаболических потребностях. (Рис. cell.com/cell-metabolism)

По материалам

Hebrew University Researcher Yuval Dor of IMRIC Makes Diabetes Cure Breakthrough Discovery

Оригинальная статья:

Shay Porat, Noa Weinberg-Corem, Sharona Tornovsky-Babaey, Rachel Schyr-Ben-Haroush, Ayat Hija, Miri Stolovich-Rain, Daniela Dadon, Zvi Granot, Vered Ben-Hur, Peter White, Christophe A. Girard, Rotem Karni, Klaus H. Kaestner, Frances M. Ashcroft, Mark A. Magnuson, Ann Saada, Joseph Grimsby, Benjamin Glaser, Yuval Dor. Control of Pancreatic β Cell Regeneration by Glucose Metabolism

© «Открыт ключевой сигнал, стимулирующий пролиферацию бета-клеток поджелудочной железы при диабете 1 типа». Полная или частичная перепечатка материала разрешается при обязательной незакрытой от индексации, незапрещенной для следования робота активной гиперссылке на страницу Диабет.