Подобно тому, как интеллектуальная система управления дорожным движением обеспечивает бесперебойное движение транспорта в часы пик, наш организм полагается на молекулярную транспортную систему для управления скачком уровня глюкозы после еды. β-клетки поджелудочной железы играют важную роль в этой системе, поглощая глюкозу из крови и запуская выброс инсулина в кровоток. Внутри этих клеток поглощение глюкозы контролируется транспортерами глюкозы (GLUT) — белками, которые перемещаются к поверхности β-клеток при повышении уровня глюкозы в крови и способствуют проникновению глюкозы в клетку, что запускает выброс инсулина.

Новое исследование, проведённое в Отделе биологии развития и генетики (DBG) Индийского института науки (IISc), показывает, как этот процесс нарушается при диабете 2 типа (СД2) и как его восстановление может открыть новые терапевтические возможности. Работа, проведённая лабораторией Нихила Гандаси, доцента DBG, опубликована в Трудах Национальной академии наук .

У людей GLUT1 является основным «воротами» глюкозы в β-клетках, тогда как у мышей эту роль играет GLUT2. Команда исследовала оба белка, чтобы понять процесс усвоения глюкозы различными системами. Используя передовые методы визуализации живых клеток, команда отслеживала транспортеры GLUT1 и GLUT2, которые привлекались к мембране β-клеток при разных уровнях глюкозы в крови .

В здоровых клетках повышение уровня глюкозы приводит к быстрому перемещению GLUT к мембране. Эти транспортеры затем циклически перемещаются внутрь и наружу посредством клатрин-опосредованного эндоцитоза — процесса, при котором клетки поглощают внеклеточный материал, формируя карманы из белка клатрина. Это обеспечивает постоянное наличие транспортеров на поверхности для эффективного усвоения глюкозы.

Однако в β-клетках людей с сахарным диабетом 2 типа этот транспорт плохо контролируется. Менее глюкозо-3-фосфатдегидрогеназы (ГЛТ) достигают мембраны, и их циркуляция нарушается, что замедляет поступление глюкозы. Это, в свою очередь, снижает прикрепление гранул инсулина к поверхности мембраны β-клеток, особенно тех, которые «готовы» к быстрому высвобождению после еды, что ослабляет способность организма регулировать уровень сахара в крови.

«В большинстве исследований изучалось, что происходит после попадания глюкозы в β-клетки», — объясняет Анума Паллави, аспирант DBG и первый автор исследования. «Мы сосредоточились на этапе, предшествующем этому, на самом поступлении глюкозы и на том, как это нарушается при диабете. Понимая динамику этих транспортеров, мы можем определить новые точки воздействия и улучшить функцию β-клеток».

Результаты имеют важное терапевтическое значение. Современные методы лечения диабета в основном направлены на действие инсулина в периферических тканях, таких как мышечная и жировая, но новое исследование указывает на то, что поглощение глюкозы β-клетками является перспективной целью. Лаборатория Гандаси ранее идентифицировала феофорбид А — молекулу растительного происхождения, которая может усиливать высвобождение инсулина, взаимодействуя с переносчиками глюкозы.

«Если мы сможем восстановить правильный транспорт GLUT, мы сможем замедлить прогрессирование заболевания и персонализировать терапию на основе метаболического состояния пациента», — говорит Гандаси.