В своём внеочередном стремлении расшифровать человеческий обмен веществ, исследователи из «Salk Institute for Biological Studies» обнаружили пару молекул, которые регулируют производство глюкозы в печени — простой сахар, который является источником энергии в клетках человека и главным нарушителем при сахарном диабете.

В статье, опубликованной 8-го апреля 2012-го года в журнале «Nature», учёные заявили, что урегулирование деятельности этих двух молекул, работающих вместе для выработки глюкозы, может открыть новый способ по снижению уровня сахара в крови, для лечения стойкого к инсулину диабета II типа. В своём эксперименте на диабетических мышей они показали, что это вполне возможно.

«Если контролировать эти параметры, то можно контролировать производство глюкозы, которая является основной проблемой в сахарном диабете II типа», — говорит профессор Марк Монтмини, глава «Salk’s Clayton Foundation Laboratories for Peptide Biology».

«Потребность в новых препаратах растёт не по дням, а по часам», — говорит Монтмини. «Почти 26 миллионов американцев страдают сахарным диабетом II типа. По оценкам, 79 миллионов человек подвержены риску развития этого заболевания. Диабет является шестой по значимости причиной смерти в Соединённых Штатах Америки, а стоимость лечения оценивается экспертами в $ 116 миллиардов в год.

В целях разработки новых и эффективных методов лечения сахарного диабета, исследователи должны понимать сложную и тонкую биологию обмена веществ, а также расстройства, которые появляются при нарушении этой тонко настроенной системы», — говорит Монтмини.

В течение дня люди сжигают глюкозу, полученную при потреблении пищи. Это топливо, которое обеспечивает мышцы и другие части тела, расходуя энергию. Ночью, когда мы спим, мы возвращаем накопленные жиры, которые служат, как источник очень надёжной, но медленно высвобождаемой энергии. Но некоторые части тела, особенно мозг, требуют именно глюкозу в качестве источника энергии.

Островковые клетки поджелудочной железы (островки Лангерганса) контролируют обе части этого энергетического уравнения. Расположенные в поджелудочной железе, эти клетки вырабатывают глюкагон — гормон, который выделяется во время голодания (во сне), и в это время «приказывает» печени производить глюкозу для головного мозга. Этот процесс полностью изменён, когда мы принимаем пищу (в течении дня) — островки Лангерганса выпускают инсулин, который сообщает печени о прекращении выработки глюкозы.

Таким образом, глюкагон и инсулин, являются частью системы обратной связи и предназначены для поддержания глюкозы в крови на стабильном уровне.

Лаборатория Монтмини, уже в течение многих лет сосредоточена на центральных переключателях, которые контролируют производство глюкозы в печени и др., которые контролируют уровень глюкозы и производство инсулина в поджелудочной железе. Среди его основных выводов есть и такой: глюкагон — гормон выделяемый во время голодания — включает генетический переключатель (CRTC2), который наращивает производство глюкозы в крови. В свою очередь, когда инсулин увеличивается в крови, активность «CRTC2» затормаживается, и печень начинает вырабатывать меньше глюкозы.

«Но, в стойких к инсулину людях, имеющих диабет II типа, переключатель «CRTC2» работает слишком интенсивно, так как не доходит сигнал о инсулине», — делится Монтмини. «В результате, печень вырабатывает слишком много глюкозы и её уровень в крови становится слишком высоким. За период от 10-ти до 20-ти лет, повышение содержания глюкозы в крови приводит к хроническим осложнениям, включая сердечные заболевания, слепоту и почечную недостаточность».

Новые результаты в исследовании идентифицируют реле системы, которая объясняет, как глюкагон активирует переключатель «CRTC2» во время голодания, и как эта система попадает под угрозу во время сахарного диабета.

Учёные говорят, что это реле системы включает в себя молекулярные рецепторы (IP3) за пределами клеток печени, которых они называют «молекулярный кран». Глюкагон открывает «IP3» кран во время голодания, позволяя увеличению кальция, общей сигнальной молекуле в клетке. Это стимулирует молекулярную «газовую педаль», известную, как кальциневрин, который увеличивает скорость «CRTC2», активируя гены, которые позволяют печени завести метаболический двигатель, производя больше глюкозы.

«Это важно, так как команда уже обнаружила, что активность рецепторов «IP3» и кальциневрина в печени, повышает у больных сахарным диабетом резистентность к инсулину, что приводит к большему количеству сахара в крови», — говорит Монтмини.

«Наши результаты давали предположение, что вещества, которые могут выборочно заглушить деятельность «IP3» крана и ускорителя кальциневрина, могли бы помочь закрыть «CRTC2» переключатель и снизить уровень сахара в крови у больных диабета II типа», — говорит он. Именно это и произошло, когда учёные использовали эти соединения на клетки мышиной печени.

«Нам, конечно, предстоит выполнить ещё много работы, чтобы выяснить, может ли такая стратегия помощь человеку», — говорит Монтмини.

В исследовательскую группу входили исследователи из Института Солка (Salk Institute), Колумбийского университета (Columbia University), Калифорнийского университета в Сан-Диего (University of California San Diego) и университет Оттавы (University of Ottawa).

Исследование финансировалось за счёт грантов от Национального института здравоохранения (National Institutes of Health), «Kieckhefer Foundation» и «Clayton Foundation for Medical Research».