Сахарный диабет связан с различными проблемами со здоровьем, включая снижение массы скелетных мышц. Исследовательская группа под руководством профессора Ватару Огава из Высшей школы медицины Университета Кобе показала, что повышение уровня сахара в крови приводит к атрофии мышц и что два белка, WWP1 и KLF15, играют ключевую роль в этом явлении. Эти результаты были опубликованы 21 февраля в онлайн-издании JCI Insight.
Снижение мышечной массы, связанное со старением, ухудшает нашу физическую активность, делая нас восприимчивыми к различным проблемам со здоровьем и, таким образом, сокращая продолжительность жизни. Снижение мышечной массы в зависимости от возраста и связанное с этим ухудшение физической активности известно как "саркопения," серьезное бремя для здоровья в стареющих обществах.
Мы уже знали, что пациенты с сахарным диабетом склонны к потере мышечной массы с возрастом, но основной механизм этого явления остается неясным. Сахарный диабет – заболевание, вызванное недостаточным действием гормона инсулина. Инсулин не только снижает уровень сахара в крови, но и способствует росту и разрастанию клеток; Считалось, что недостаточное действие инсулина приводит к подавлению роста и разрастания мышечных клеток, что, в свою очередь, способствует снижению массы скелетных мышц.
Исследовательская группа профессора Огавы сделала удивительное открытие, что повышение уровня сахара в крови вызывает снижение мышечной массы, и раскрыла важную роль двух белков в этом явлении. Они обнаружили, что количество фактора транскрипции KLF15 увеличилось в скелетных мышцах мышей с диабетом, а мыши, у которых не хватает KLF15 конкретно в мышцах, были устойчивы к снижению массы скелетных мышц, вызванному диабетом (Рисунок 1). Эти результаты показывают, что потеря мышечной массы, вызванная диабетом, объясняется повышенным количеством KLF15.
Команда исследовала механизм увеличения количества KLF15 в скелетных мышцах мышей с диабетом. Они обнаружили, что повышение уровня сахара в крови замедляет расщепление белка KLF15, что приводит к увеличению количества этого белка. Команда профессора Огава также обнаружила, что белок под названием WWP1 играет ключевую роль в регулировании деградации белка KLF15.
WWP1 является членом белков, называемых убиквитинлигазой. Когда небольшой белок, называемый убиквитином, связывается с другими белками, деградация связанных с убиквитином белков ускоряется. В нормальных условиях WWP1 способствует расщеплению белка KLF15 путем связывания убиквитинов с KLF15, поддерживая низкое содержание клеточного KLF15. Когда уровень сахара в крови повышается, количество WWP1 уменьшается, что, в свою очередь, замедляет деградацию KLF15 и, таким образом, увеличение клеточной концентрации KLF15 (Рисунок 2).
Это исследование впервые показало, что повышение уровня сахара в крови вызывает снижение мышечной массы и что два белка WWP1 и KLF15 способствуют снижению мышечной массы, вызванному диабетом.
Помимо сахарного диабета, к потере мышечной массы приводят и другие состояния, такие как отсутствие физической активности или старение. Белки KLF15 и WWP, которые, как было показано, способствуют потере мышечной массы, вызванной диабетом, также могут быть связаны с другими причинами потери мышечной массы. В настоящее время нет доступных лекарств для лечения потери мышечной массы. Профессор Огава комментирует: "Если мы разработаем лекарство, которое усиливает функцию WWP1 или ослабляет функцию KLF15, это приведет к революционному новому лечению."