Как наш организм так точно контролирует уровень сахара в крови? Международная группа под руководством профессора Николая Нинова из Центра регенеративной терапии Дрездена (CRTD), входящего в состав Дрезденского технического университета, приблизила нас на шаг к ответу. Они обнаружили особую группу клеток «первого реагирования» в поджелудочной железе, которые имеют решающее значение для запуска реакции уровня сахара в крови.

Их результаты были опубликованы в журнале Science Advances .

Наши тела должны поддерживать уровень сахара в крови в пределах нормы. Слишком высокий или слишком низкий уровень может быть опасным. Этот баланс нарушается при диабете, что приводит к серьезным проблемам со здоровьем. Бета-клетки поджелудочной железы управляют этим балансом, высвобождая инсулин, когда уровень сахара в крови повышается.

Понимание того, как работают бета-клетки и как координируется реакция на повышение уровня сахара в крови, в конечном итоге может помочь разработать более эффективные методы лечения диабета.

Не все бета-клетки одинаковы
«Изучая поджелудочную железу, мы задались вопросом, все ли бета-клетки на самом деле одинаково чувствительны к сахару. Предыдущие исследования предполагали, что некоторые из них могут быть более чувствительны, чем другие», — говорит профессор Николай Нинов, руководитель исследовательской группы в CRTD в Дрездене.

Чтобы понять работу поджелудочной железы, команда Нинова обратилась к данио-рерио. Эта небольшая тропическая рыбка имеет поджелудочную железу, которая работает аналогично человеческой. В то же время она дает огромное преимущество. Исследователи могут использовать прозрачную рыбу, которая вообще не имеет пигмента, и наблюдать за работой поджелудочной железы в реальном времени у живой рыбы.

Группа обнаружила, что небольшая группа бета-клеток более чувствительна к уровню сахара, чем другие. Эти клетки реагируют на глюкозу быстрее, чем остальные клетки, поэтому команда Нинова назвала их клетками «первого ответчика». Они инициируют реакцию на глюкозу, за которой следуют оставшиеся «клетки-последователи».

Скрытая иерархия в поджелудочной железе
Команда хотела проверить, необходимы ли клетки -последователи для реагирования на глюкозу.

Используя прозрачную рыбу, группа Нинова применила преимущества оптогенетики — современной световой технологии, которая позволяет включать и выключать отдельные клетки с помощью луча света.

Выключение клеток первого ответа снизило реакцию клеток-последователей на уровень сахара в крови. В то же время, когда клетки первого ответа были избирательно активированы, реакция клеток-последователей усилилась.

«Первые ответчики находятся на вершине иерархии бета-клеток, когда речь идет о контроле реакции на сахар. Интересно, что только около 10% бета-клеток действуют как первые ответчики. Это говорит о том, что эта небольшая популяция клеток служит центром управления для регулирования активности остальных бета-клеток», — объясняет профессор Нинов.

Уникальные черты клеток первого реагирования
Чтобы выяснить, что делает клетки первого реагирования уникальными, исследователи сравнили экспрессию генов высокочувствительных к глюкозе бета-клеток с менее чувствительными. Они обнаружили, что клетки первого реагирования участвуют в производстве витамина B6. Клетки первого реагирования экспрессируют ключевой фермент, участвующий в преобразовании неактивной формы диетического витамина B6 в форму, которая активна в клетках.

В тесном сотрудничестве с командой профессора Гая Раттера из Монреальского университета исследователи отключили выработку витамина B6 в поджелудочной железе как данио-рерио, так и мыши. Способность бета-клеток реагировать на высокий уровень сахара в крови была резко снижена у обоих видов.

«Это указывает на то, что витамин B6 играет эволюционно консервативную роль в реакции на глюкозу. Возможно, что первые ответчики производят и поставляют витамин B6 остальным бета-клеткам для регулирования их активности. Проверка того, действительно ли это так, — один из наших следующих шагов», — говорит профессор Нинов.

Значение для исследований диабета
«Теперь мы знаем, что есть особые клетки, которые запускают реакцию на глюкозу, и что витамин B6 необходим для этого процесса», — говорит профессор Нинов. Витамин B6 служит кофактором для более чем сотни основных ферментов, которые играют важнейшие роли в клетках, начиная от контроля клеточного дыхания и заканчивая выработкой нейротрансмиттеров.

«На самом деле существует ряд исследований, которые показывают взаимосвязь между низким уровнем витамина B6 и частотой метаболических заболеваний и диабета 2 типа. Мы хотели бы больше сосредоточиться на изучении этой связи», — заключает профессор Нинов.

Понимание того, как витамин B6 регулирует бета-клетки поджелудочной железы , может привести к новому пониманию патологии диабета и, в конечном итоге, к появлению новых методов лечения.