Odkrycie naczyń krwionośnych może zapobiec cukrzycy
Nowe spostrzeżenia z badań nad tym, jak insulina opuszcza krwiobieg w celu metabolizowania glukozy w komórkach, mogą doprowadzić do nowych metod leczenia insulinooporności, stanu, który zwykle poprzedza cukrzycę typu 2.
W artykule opublikowanym w Plik Journal of Clinical Investigation, naukowcy z Vanderbilt University w Nashville, TN, opisują, w jaki sposób wykorzystali nową technikę mikroskopową wraz z modelami matematycznymi do bezpośredniego pomiaru i charakteryzowania ruchu insuliny podczas przechodzenia przez ściany naczyń krwionośnych do komórek mięśni szkieletowych u żywych myszy.
Odkrycia sugerują, że mechanizm transportu insuliny, gdy opuszcza ona maleńkie naczynia krwionośne lub naczynia włosowate w tkance mięśniowej, jest inny niż sugerowany we wcześniejszych badaniach.
„Zdefiniowanie sposobu, w jaki insulina opuszcza naczynia włosowate”, wyjaśnia starszy autor badania David H. Wasserman, profesor fizjologii molekularnej i biofizyki, „ma kluczowe znaczenie dla zrozumienia i leczenia insulinooporności”.
Insulinooporność może prowadzić do cukrzycy typu 2
Insulinooporność rozwija się, gdy komórki tworzące tkanki wątroby, tłuszczu i mięśni nie reagują skutecznie na insulinę, hormon, który pomaga im przekształcać glukozę w energię. Trzustka kompensuje to, wytwarzając więcej insuliny, aby utrzymać glukozę na prawidłowym poziomie.
Ale z biegiem czasu komórki trzustki nie nadążają, poziom glukozy wzrasta, rozwija się stan przedcukrzycowy i cukrzyca typu 2. Większość osób z cukrzycą ma cukrzycę typu 2.
Ponad 30 milionów dorosłych w Stanach Zjednoczonych choruje na cukrzycę, w tym ponad 7 milionów jest niezdiagnozowanych. Kolejne 84 miliony ma stan przedcukrzycowy.
Nie jest jasne, co powoduje insulinooporność, ale naukowcy sugerują, że główną przyczyną jest brak aktywności fizycznej i zbyt duża waga.
Zrozumienie ruchów insuliny
Prof. Wasserman i jego współpracownicy zauważają, że „zdolność insuliny do stymulowania wychwytu glukozy” w komórkach mięśniowych „zależy od szybkości, z jaką insulina przechodzi przez śródbłonek”, który jest cienką warstwą tkanki wyściełającą naczynia krwionośne i kontrolującą ruch substancji wchodzących i wychodzących z krwiobiegu.
Zauważają również, że istnieją dowody na to, że upośledzenie dostarczania insuliny do komórek mięśniowych jest cechą „insulinooporności wywołanej dietą”.
Zatem scharakteryzowanie mechanizmu kontrolującego przepływ insuliny przez śródbłonek „ma kluczowe znaczenie dla zrozumienia postępu insulinooporności”, argumentują, określając cel swoich badań.
Insulina porusza się na zasadzie „transportu w fazie płynnej”
Niektóre badania sugerują, że mechanizm transportu insuliny jest „wysycalny” - to znaczy szybkość spada wraz ze wzrostem poziomu insuliny i zależy od obecności receptorów insuliny na komórkach śródbłonka.
„W przeciwieństwie”, autorzy badania zauważają, że ich odkrycia „przekonująco pokazują, że ruch insuliny przez śródbłonek jest nienaturalny i nie wymaga receptora insuliny”.
Przy pomocy opracowanej przez nich techniki śledzenia, obrazowania i modelowania ruchu insuliny, gdy opuszcza ona naczynia włosowate u żywych myszy, doszli do wniosku, że mechanizm ten działa na zasadzie „transportu w fazie płynnej”.
Ten sposób transportu „może być osiągnięty przez konwekcyjny ruch insuliny” przez połączenia między komórkami w śródbłonku lub „niespecyficzny proces pęcherzykowy lub połączenie obu”, wyjaśniają.
Odkrycia mogą doprowadzić do nowych metod leczenia
Naukowcy sugerują, że jedną z głównych przyczyn różnicy między ich odkryciami a wynikami wcześniejszych badań jest to, że byli w stanie bezpośrednio zmierzyć przepływ insuliny przez śródbłonek u żywych zwierząt, w przeciwieństwie do stosowania „hodowanych monowarstw” komórek śródbłonka .
Lepsze zrozumienie na poziomie komórkowym i molekularnym sposobu, w jaki insulina opuszcza naczynia włosowate, może doprowadzić do nowych sposobów odwracania insulinooporności, w tym leków opartych na małych cząsteczkach, które zwiększają dostarczanie insuliny, oraz nowych syntetycznych wersji insuliny, które skuteczniej docierają do komórek mięśniowych.
Prof. Wasserman jest zdania, że techniki śledzenia fluorescencji i mikroskopii, które opracowali do stosowania u żywych zwierząt, można również wykorzystać do badania, w jaki sposób leki i inne hormony wychodzą z krwiobiegu i przedostają się do tkanek docelowych.
„Ściana naczyń włosowatych mięśni jest potężną barierą dla działania insuliny na mięśnie. Jest to etap ograniczający szybkość działania insuliny w mięśniach i potencjalne miejsce regulacji ”.
Prof. David H. Wasserman
