Kaip mūsų kūnas taip tiksliai kontroliuoja cukraus kiekį kraujyje? Drezdeno technologijos universiteto Regeneracinės terapijos centre (CRTD), priklausančio Drezdeno technologijos universitetui, vadovaujama prof. Nikolajaus Ninovo vadovaujama tarptautinė komanda priartino mus prie atsakymo. Jie rado specialią „pirmojo atsako“ ląstelių grupę kasoje, kurios yra labai svarbios norint suaktyvinti cukraus kiekį kraujyje.
Jų išvados buvo paskelbtos žurnale Mokslo pažanga.
Mūsų kūnai turi palaikyti tinkamą cukraus kiekį kraujyje. Per aukšta arba per žema gali būti pavojinga. Sergant diabetu ši pusiausvyra sutrinka, todėl kyla rimtų sveikatos problemų. Kasos beta ląstelės valdo šią pusiausvyrą, išskirdamos insuliną, kai padidėja cukraus kiekis kraujyje.
Supratimas, kaip veikia beta ląstelės ir koordinuoja atsaką į didėjantį cukraus kiekį kraujyje, galiausiai gali padėti sukurti geresnius diabeto gydymo būdus.
Ne visos beta ląstelės yra vienodos
„Žvelgdami į kasą, susimąstėme, ar visos beta ląstelės iš tikrųjų yra vienodai jautrios cukrui. Ankstesni tyrimai parodė, kad kai kurios gali būti jautresnės nei kitos”, – sako Drezdeno CRTD tyrimų grupės vadovas prof. Nikolajus Ninovas.
Norėdami suprasti kasos darbą, Ninov komanda kreipėsi į zebrafą. Ši maža atogrąžų žuvis turi kasą, kuri veikia panašiai kaip žmogaus. Tuo pačiu metu tai suteikia didžiulį pranašumą. Tyrėjai gali naudoti skaidrias žuvis, neturinčias jokio pigmento, ir stebėti kasos veiklą realiu laiku gyvose žuvyse.
Grupė išsiaiškino, kad nedidelė beta ląstelių grupė yra jautresnė cukraus kiekiui nei kitos. Šios ląstelės reaguoja į gliukozę greičiau nei kitos ląstelės, todėl Ninov komanda jas vadino „pirmojo atsako“ ląstelėmis. Jie inicijuoja gliukozės atsaką, po kurio seka likusios „ląstelės“.
Paslėpta hierarchija kasoje
Komanda norėjo patikrinti, ar pirmieji atsakymai yra būtini, kad sekėjų ląstelės reaguotų į gliukozę.
Naudodama skaidrias žuvis, Ninov grupė pasinaudojo optogenetika – modernia šviesa pagrįsta technologija, leidžiančia įjungti arba išjungti pavienes ląsteles šviesos pluoštu.
Išjungus pirmąsias ląsteles, kurios reaguoja, sumažėjo atsakas į sekančių ląstelių cukraus kiekį kraujyje. Tuo pačiu metu, kai pirmieji atsakai buvo selektyviai suaktyvinti, pasekėjų ląstelių atsakas buvo sustiprintas.
„Pirmieji reaguojantys asmenys yra beta ląstelių hierarchijos viršuje, kai kalbama apie cukraus atsako kontrolę. Įdomu tai, kad tik apie 10% beta ląstelių veikia kaip pirmosios reakcijos. Tai rodo, kad ši maža ląstelių populiacija tarnauja kaip valdymo centras, skirtas reguliuoti likusių beta ląstelių veiklą“, – aiškina prof. Ninov.
Unikalūs pirmojo atsako ląstelių bruožai
Norėdami išsiaiškinti, kuo pirmosios reaguojančios ląstelės yra unikalios, mokslininkai palygino labai gliukozei jautrių beta ląstelių genų ekspresiją su mažiau jautriomis ląstelėmis. Jie nustatė, kad pirmieji reaguojantys asmenys dalyvauja vitamino B6 gamyboje. Pirmojo atsako ląstelės išreiškia pagrindinį fermentą, dalyvaujantį neaktyvią maistinio vitamino B6 formą paverčiant aktyvia ląstelėse.
Glaudžiai bendradarbiaudami su prof. Guy Rutter komanda iš Monrealio universiteto, mokslininkai išjungė vitamino B6 gamybą tiek zebrafinių, tiek pelių kasoje. Abiejų rūšių beta ląstelių gebėjimas reaguoti į aukštą cukraus kiekį kraujyje buvo labai sumažintas.
„Tai rodo, kad vitaminas B6 vaidina evoliuciškai konservuotą vaidmenį reaguojant į gliukozę. Gali būti, kad pirmieji reaguojantys asmenys gamina ir tiekia vitaminą B6 likusioms beta ląstelėms, kad reguliuotų jų veiklą. Patikrinti, ar taip tikrai yra mūsų tolesnių žingsnių“, – sako prof. Ninov.
Poveikis diabeto tyrimams
„Dabar žinome, kad yra specifinių ląstelių, kurios pradeda gliukozės reakciją, ir kad vitaminas B6 yra būtinas šiam procesui“, – sako prof. Ninovas. Vitaminas B6 yra daugiau nei šimto esminių fermentų, kurie atlieka svarbų vaidmenį ląstelėse, kofaktorius, pradedant nuo ląstelių kvėpavimo kontrolės iki neuromediatorių gamybos.
„Iš tikrųjų yra daugybė tyrimų, kurie rodo ryšį tarp mažo vitamino B6 kiekio ir metabolinių ligų bei 2 tipo diabeto atvejų. Mes norėtume daugiau dėmesio skirti šio ryšio tyrinėjimui”, – apibendrina prof. Ninov.
Supratimas, kaip vitaminas B6 reguliuoja beta ląsteles kasoje, gali paskatinti naujų įžvalgų apie diabeto patologiją ir galiausiai naujus gydymo būdus.