Вчені виявили клітинний «перемикач», який може повернути діабет назад

Вчені з Мічиганського університету виявили, що порушення роботи мітохондрій в β-клітинах запускає стресову реакцію, яка змінює функцію цих клітин і порушує вироблення інсуліну, що призводить до діабету. Проте дослідники також знайшли спосіб відновити їхню роботу, що відкриває нові перспективи у боротьбі із захворюванням.

Автор: Анастасія Цвігун, редакторка

Мітохондріальний стрес порушує вироблення інсуліну при діабеті, але усунення пошкоджень може відновити функцію β-клітин

Мітохондрії — це крихітні субодиниці присутні у кожній клітині людського тіла (крім еритроцитів). Вони необхідні для вироблення енергії, яка живить клітини і дозволяє їм функціонувати.

Однак мітохондріальні пошкодження можуть бути пов'язані з розвитком таких захворювань, як цукровий діабет, зокрема 2-го типу.

Цукровий діабет 2-го типу (ЦД2) — хронічний стан, що характеризується підвищеним рівнем глюкози (цукру) в крові, при якому у людини виробляється недостатньо інсуліну — гормону, що регулює рівень цукру в крові, або він не працює ефективно внаслідок інсулінорезистентності (ІР).

Попередні дослідження показали, що β-клітини підшлункової залози людей з діабетом, які виробляють інсулін, мають дисфункціональні мітохондрії і не здатні виробляти достатню кількість енергії. Проте ці дослідження не пояснили, чому клітини поводяться таким чином.

У новому дослідженні, результати якого були опубліковані в журналі Science, вчені з Мічиганського університету (University of Michigan) продемонстрували під час експериментів на мишах, що дефектні мітохондрії запускають реакцію, яка впливає на дозрівання і функцію β-клітин.

«Ми хотіли визначити, які шляхи є важливими для підтримання належної функції мітохондрій», — говорить головна авторка дослідження, Емілі М. Вокер (Emily M. Walker).

Для цього команда пошкодила три компоненти, які необхідні для функціонування мітохондрій: їхню ДНК, шлях, який використовується для позбавлення від пошкоджених мітохондрій, і шлях, що підтримує здоровий запас мітохондрій у клітині.

«У всіх трьох випадках вмикалася одна й та сама реакція на стрес, унаслідок чого β-клітини ставали незрілими, переставали виробляти достатню кількість інсуліну і, по суті, переставали бути β-клітинами», — каже Вокер. «Наші результати демонструють, що мітохондрії можуть надсилати сигнали до клітинного ядра і змінювати долю клітини».

Дослідники також підтвердили свої висновки на острівцевих клітинах підшлункової залози людини.

Мітохондріальна дисфункція впливає на кілька типів клітин

Команда повторила свої експерименти на мишах з іншими клітинами, які уражаються при діабеті, зокрема з клітинами печінки (гепатоцити) та клітинами, що накопичують жир (бурі адипоцити), і побачила, що у них вмикається та сама реакція: обидва типи клітин не змогли дозріти і функціонувати належним чином.

Усунення пошкодження мітохондрій може допомогти вилікувати діабет

Незалежно від типу клітин, дослідники виявили, що пошкодження мітохондрій не призводить до загибелі клітин. Це спостереження дозволило припустити, що якщо вони зможуть усунути пошкодження, то клітини зможуть нормально функціонувати.

Для цього вони використовували експериментальний препарат ISRIB (integrated stress response inhibitor), який блокував стресову реакцію. Вони виявили, що через чотири тижні β-клітини відновили свою здатність контролювати рівень глюкози у мишей.

«Втрата β-клітин — це прямий шлях до розвитку діабету 2-го типу. Завдяки нашому дослідженню ми тепер маємо пояснення того, що може відбуватися, і як ми можемо втрутитися і усунути першопричину», — говорять дослідники.

Наразі команда працює над подальшим вивченням порушених клітинних шляхів і сподівається, що їм вдасться повторити свої результати на зразках клітин пацієнтів з діабетом.