В Швейцарии более 400 000 человек страдают диабетом 2 типа, серьезным нарушением обмена веществ, число которых постоянно увеличивается. Ожирение, вызывая резистентность к действию инсулина – одного из гормонов, регулирующих уровень сахара в крови, – является основным фактором риска. Однако дисбаланс инсулина может быть не единственной причиной возникновения диабета. Действительно, исследователи из Женевского университета (UNIGE) выделили еще один механизм: действительно, печень, по-видимому, обладает способностью производить значительное количество глюкозы вне каких-либо гормональных сигналов. У пациентов с избытком жира в печени это перепроизводство глюкозы может привести к диабету 2 типа, независимо от гормонального фона. Эти результаты, опубликованные в Journal of Biological Chemistry, подчеркивают новое перечитывание происхождения диабета у пациентов с избыточным весом.
Уровень сахара в крови в основном регулируется двумя антагонистическими гормонами: инсулином, который снижает уровень глюкозы в крови, и глюкагоном, повышающим его. Печень играет важную роль в регулировании уровня глюкозы в крови, производя и перераспределяя глюкозу под влиянием этих двух гормонов. Таким образом, люди с избыточным весом сталкиваются с двумя угрозами: с одной стороны, риск развития инсулинорезистентности, которая является предшественником диабета 2 типа, и, с другой стороны, накопление жира в клетках печени, известное как "жирная печень" синдром. Это накопление липидов действительно вызывает изменение морфологии и структуры митохондрий, энергии клеток растений.
"Влияют ли эти изменения на функцию митохондрий?? Есть ли связь между митохондриями клеток печени, ожирением и диабетом? Чтобы выяснить это, мы сосредоточились на белке под названием OPA1, который в своей длинной форме, другими словами в его недеградированной форме, выполняет функцию поддержания структуры митохондрий," объясняет Пьер Мехлер, профессор кафедры клеточной физиологии и метаболизма и Центра диабетического факультета медицинского факультета UNIGE, который руководил этой работой.
Без белка OPA1 производство глюкозы невозможно
Ученые инактивировали функцию OPA1 у мышей, чтобы иметь возможность анализировать точную роль митохондрий. "Печень мышей, у которых нет длинной формы OPA1, теряет способность производить сахар всего за несколько недель," говорит Линзи Ли, докторант лаборатории профессора Мехлера и первый автор исследования. "Затем митохондрии клеток печени демонстрируют измененную морфологию, что подтверждает их важность в метаболизме сахара."
Неожиданное открытие о печени
Чтобы уточнить свой анализ, Пьер Мехлер и его коллеги повторно ввели функциональный белок OPA1 у мышей, у которых он был ранее удален. "И митохондрии вернули свою нормальную морфологию, но не активность," ученые говорят. "И в этой области форма не определяет функции! Для правильного функционирования митохондрий недостаточно, чтобы митохондрии выглядели нормально."
Однако величайший сюрприз еще не наступил. "Наблюдая за элементами управления, я.е. здоровых мышей, которым OPA1 был введен в его длинной форме, мы обнаружили, что при оснащении этими "супер-митохондрии," они вырабатывали больше глюкозы, чем необходимо, а их печень вырабатывала сахар без каких-либо гормональных вызовов," восторгается Пьер Махлер. Таким образом, это исследование опровергает давнее убеждение, что производство глюкозы печенью обязательно зависит от внешних стимулов.
Это первый случай, когда производство глюкозы печенью наблюдается независимо от внешнего сигнала, особенно гормонального. Это открытие может объяснить развитие диабета 2 типа у пациентов с "жирная печень" синдром, за исключением очевидного дисбаланса инсулина. Чтобы подтвердить это, исследователи UNIGE в настоящее время рассматривают возможность изменения морфологии митохондрий клеток печени у мышей с избыточным весом, чтобы увидеть, может ли это перепроизводство глюкозы вызвать аномально высокий уровень сахара в крови и, следовательно, диабет.