Роль митохондрий в диабете: может ли устранение повреждений стать лекарством?
Митохондрии необходимы для выработки энергии, которая питает клетки и помогает им функционировать.
Однако митохондриальные дефекты связаны с развитием таких заболеваний, как диабет 2 типа. Пациенты, страдающие этим расстройством, не способны вырабатывать достаточное количество инсулина или использовать инсулин, вырабатываемый поджелудочной железой, для поддержания нормального уровня сахара в крови.
Несколько исследований показали, что инсулин-продуцирующие β-клетки поджелудочной железы пациентов с диабетом имеют аномальные митохондрии и не способны генерировать энергию. Однако эти исследования не смогли объяснить, почему клетки ведут себя таким образом.
В исследовании, опубликованном в журнале Science , ученые из Мичиганского университета использовали мышей, чтобы показать, что дисфункциональные митохондрии запускают реакцию, которая влияет на созревание и функционирование β-клеток.
«Мы хотели определить, какие пути важны для поддержания правильной функции митохондрий», — сказала Эмили М. Уокер, доктор философии, научный сотрудник кафедры внутренней медицины и первый автор исследования.
Для этого команда повредила три компонента, которые необходимы для функционирования митохондрий: их ДНК, путь, используемый для избавления от поврежденных митохондрий, и путь, который поддерживает здоровый пул митохондрий в клетке.
«Во всех трех случаях была включена одна и та же реакция на стресс, в результате которой β-клетки стали незрелыми, перестали вырабатывать достаточно инсулина и, по сути, перестали быть β-клетками», — сказал Уокер.
«Наши результаты показывают, что митохондрии могут посылать сигналы ядру и изменять судьбу клетки».
Исследователи также подтвердили свои выводы на островковых клетках поджелудочной железы человека.
Митохондриальная дисфункция затрагивает несколько типов клеток
Результаты побудили команду расширить поиск и изучить другие клетки, которые поражаются при диабете.
«Диабет — это многосистемное заболевание: вы набираете вес, ваша печень вырабатывает слишком много сахара, а также страдают ваши мышцы. Вот почему мы хотели рассмотреть и другие ткани», — сказал Скотт А. Солейманпур, доктор медицины, директор Мичиганского центра исследований диабета и старший автор исследования.
Команда повторила свои эксперименты на мышах в клетках печени и жировых клетках и увидела, что включилась та же самая реакция на стресс. Оба типа клеток не смогли созреть и нормально функционировать.
«Хотя мы не протестировали все возможные типы клеток, мы считаем, что наши результаты могут быть применимы ко всем различным тканям, которые поражаются диабетом», — сказал Солейманпур.
Обращение вспять митохондриальных повреждений может помочь в лечении диабета
Исследователи обнаружили, что независимо от типа клеток повреждение митохондрий не приводит к гибели клеток.
Это наблюдение навело на мысль, что если бы удалось обратить вспять повреждение, клетки могли бы функционировать нормально.
Для этого они использовали препарат ISRIB, который блокировал реакцию на стресс . Они обнаружили, что через четыре недели β-клетки восстановили способность контролировать уровень глюкозы у мышей.
«Потеря β-клеток — это самый прямой путь к развитию диабета 2 типа . Благодаря нашему исследованию у нас теперь есть объяснение того, что может происходить, и как мы можем вмешаться и устранить первопричину», — сказал Солейманпур.
Группа ученых работает над дальнейшим изучением нарушенных клеточных путей и надеется, что им удастся повторить свои результаты на образцах клеток пациентов, страдающих диабетом .