Белок снапин - переключатель секреции инсулина при диабете 2 типа

Ученые Университета Джонса Хопкинса (Johns Hopkins University) считают, что открыли молекулярный переключатель секреции инсулина – гормона, регулирующего уровень сахара в крови, что впервые дает объяснение этому процессу. В статье, опубликованной в журнале Cell Metabolism, исследователи говорят о том, что их работа раскрывает эту давнюю тайну и может привести к усовершенствованию методов лечения диабета 2 типа, наиболее распространенной формы этого заболевания.

«До нашего открытия не было полного понимания механизма, лежащего в основе нарушений в инсулин-продуцирующих бета-клетках островков Лангерганса поджелудочной железы. Это затрудняет разработку новых и более эффективных препаратов», - говорит доктор медицины Мехбуб Хусейн (Mehboob Hussain), адъюнкт-профессор педиатрии, медицины и биологической химии. «Наше исследование раскрыло эту многолетнюю тайну».

После еды поджелудочная железа вырабатывает инсулин, переводя глюкозу из крови в клетки, где она используется в качестве топлива для получения энергии. У пациентов с диабетом 2 типа либо не вырабатывается достаточного количества инсулина, либо их клетки резистентны к его действию.

В исследовании, специально разработанном для более точного выяснения, как поджелудочная железа секретирует инсулин, группа Хусейна изучила, каким образом химические вещества выделяются другими клетками организма. Их внимание привлек к себе белок снапин (Snapin), обнаруженный в нервных клетках, так как он используется нейронами для выброса химических веществ, необходимых для клеточной коммуникации. Снапин обнаружен и в инсулин-продуцирующих панкреатических бета-клетках.

Чтобы детально исследовать роль снапина, ученые модифицировали ген этого белка у мышей, что позволяло им постоянно держать синтез снапина в поджелудочной железе во «включенном» состоянии. Через сутки выращивания таких панкреатических клеток в культуре они «накормили» их глюкозой и взяли образцы, чтобы измерить, насколько много они выделили инсулина.

Сравнив результаты своих измерений с теми, что были получены на панкреатических клетках нормальных мышей, они обнаружили, что нормальные мыши выделяли примерно в три раза меньше инсулина, чем мыши с постоянно включенным геном снапина (2.8 против 7.3 миллиардных долей грамма инсулина на клетку).

Ученые были удивлены, обнаружив, что у мышей с постоянно «включенным» снапином не увеличилось количество клеток поджелудочной железы. Не увеличился и размер самих клеток. Они просто вырабатывали больше инсулина. «Это значит, что все наши инсулин-продуцирующие бета-клетки имеют этот удивительный резерв инсулина, о существовании которого мы не знали, и контролирующий его переключатель» - комментирует результаты Хусейн.

Чтобы убедиться в том, что выключение снапина уменьшает выделение инсулина, и еще раз продемонстрировать, что именно снапин контролирует этот процесс, ученые сначала вырастили клетки поджелудочной железы нормальных мышей, а затем обработали их химическим веществом, которое остановило в них синтез этого белка. Они снова залили клетки глюкозой и измерили, сколько они выделили инсулина. Нормальные клетки выделили 5.8 миллиардных долей грамма на клетку, в то время как клетки, не синтезирующие снапина, только 1.1, то есть примерно на 80 процентов меньше.

«Эти результаты убедили нас в том, что снапин действительно является переключателем, выделяющим инсулин из поджелудочной железы», - говорит Хусейн.

Как правило, по мнению Хусейна, при поступлении в организм глюкозы начальный выброс инсулина панкреатическими бета-клетками происходит почти сразу, а затем большее его количество постепенно выделяется примерно через 15 минут. Однако у пациентов с диабетом 2 типа и генно-инженерных мышей с аналогичным метаболизмом такого первоначального выброса не происходит, хотя последующее постепенное выделение инсулина сохранено.

«Мы знали, как важен первый выброс инсулина для контролирования уровня сахара, но не знали, что конкретно нарушено в бета-клетках у людей с диабетом 2 типа», - говорит Хусейн. «У нас есть препараты, сохраняющие первый выброс, и, тем не менее, мы не полностью понимали, как они работают».

Ученых заинтересовал вопрос, можно ли использовать снапин для исправления дефектов в клетках животных с диабетом.

Так как клетки с постоянно включенным снапином продуцируют слишком много инсулина, ученые решили посмотреть, можно ли использовать эту особенность, чтобы сохранить способность таких мышей к первоначальному выбросу гормона. После генетической модификации панкреатических бета-клеток мышей с диабетом 2 типа, позволившей поддерживать постоянный синтез снапина, они обработали их глюкозой и обнаружили, что клетки действительно сохранили эту способность.

«Хотя постоянно включенный синтез спанина в таких клетках мышей решает проблему на этой животной модели диабета 2 типа, мы все еще очень далеки от уверенности в том, что этот механизм будет работать на людях. Но начало обнадеживает», - говорит Хусейн.

Источник: www.lifesciencestoday.ru