Каждый раз, когда мы едим, уровень глюкозы в нашем организме повышается. Это стимулирует работу нашего панкреатического аппарата, и через сложные физиологические механизмы вырабатывается соответствующее количество инсулина, уровень глюкозы в крови контролируется, и мы остаемся здоровыми. Но когда человек постоянно употребляет жирную пищу в течение длительного времени, его поджелудочная железа постоянно чрезмерно стимулируется, что в конечном итоге способствует ее повреждению и ухудшает ее функцию. Это увеличивает риск развития диабета 2 типа, при котором механизмы контроля уровня глюкозы становятся однобокими.
Сегодня продукты с высоким содержанием жиров стали обычным явлением, как и диабет. Потребность в разработке новых стратегий лечения диабета достигает пика. Но чтобы найти эффективную терапию, необходимо прояснить основные клеточные механизмы. Теперь группа исследователей из Японии во главе с доктором. Шен Куме из Токийского технологического института (Tokyo Tech) раскрыл один ключевой механизм, с помощью которого регулируется функция поджелудочной железы. Их результаты опубликованы в журнале Американской диабетической ассоциации «Диабет».
Поджелудочная железа содержит "бета-клетки," которые выделяют избыток инсулина в ответ на избыток глюкозы и жирных кислот в рационе. Дофамин или "хорошо себя чувствовать" гормон, который, как известно, вызывает чувство удовольствия, – это то, что контролирует уровень инсулина, когда вырабатывается избыток инсулина. В поджелудочной железе белок VMAT2 переносит дофамин в мешочки, называемые "пузырьки" чтобы защитить его от разложения моноаминоксидазой (МАО). Дофамин, хранящийся в везикулах, затем высвобождается вместе с инсулином во внеклеточное пространство бета-клеток, где он связывается со своим специфическим рецептором на плазматической мембране бета-клеток и действует как тормоз секреции инсулина. Таким образом, посредством модуляции дофамина, VMAT2 также регулирует уровень инсулина поджелудочной железы.
Между тем, разложение дофамина под действием МАО приводит к образованию химического вещества, называемого "активные формы кислорода," который при избытке повреждает бета-клетки.
Но как все эти точки соединяются? "Мы хотели понять точный механизм, с помощью которого VMAT2 и передача сигналов дофамина регулируют функцию бета-клеток и гомеостаз глюкозы," Доктор. Куме говорит.
С этой целью д-р. Кьюм и его команда создали модель генетически мутантной мыши, бета-клетки которой будут испытывать дефицит белка VMAT2: "βVmat2KO" мышь. Затем они провели эксперименты, в которых кормили этих мышей и мышей дикого типа как обычной диетой, так и диетой с высоким содержанием жиров, и отслеживали последующие изменения в структуре и функции их бета-клеток в течение последующих недель. Сразу после кормления мыши βVmat2KO, как и ожидалось, показали повышенную секрецию инсулина. Но при длительном соблюдении диеты с высоким содержанием жиров они показали как нарушение толерантности к глюкозе и инсулину, так и недостаточность бета-клеток.
Это побудило исследователей сделать следующие выводы: диета с высоким содержанием глюкозы и жиров вызывает одновременное увеличение выработки инсулина и дофамина. Но когда VMAT2 отсутствует в бета-клетке, дофамин остается подверженным воздействию МАО и разлагается им. Однако по мере увеличения количества дофамина его реакция с МАО быстро производит перекись водорода активных форм кислорода. Со временем этот постоянный окислительный стресс приводит к потере и отказу бета-клеток. Таким образом, диета с высоким содержанием жиров ускоряет отказ бета-клеток и может вызвать у мышей βVmat2KO развитие диабета по мере взросления.
В этом сценарии VMAT2 защищает бета-клетки от окислительного стресса, который вызывает диета с высоким содержанием жиров у пациентов с диабетом.
"Мы были рады обнаружить, что белок VMAT2, широко известный своей важной ролью в транспорте и хранении дофамина в бета-клетках поджелудочной железы, также играет важную роль в реакции клетки на избыточное питание, такое как диета с высоким содержанием жиров," Доктор. Куме говорит. "Наши результаты подчеркивают возможность использования VMAT2 в качестве мишени для новых терапевтических подходов против диабета."