Scienty

Фото: img.freepik.com

Митохондрии, нередко обозначаемые как «энергетические центры» клеток, выполняют важнейшую роль в метаболических процессах, обеспечивая энергией, необходимой для поддержания нормальной жизнедеятельности организма. Нарушения в работе митохондрий могут приводить к серьезным последствиям, особенно при развитии диабета 2-го типа. Несмотря на то, что митохондриальные дисфункции ранее были идентифицированы в инсулин-продуцирующих бета-клетках поджелудочной железы у пациентов с диабетом, лежащие в их основе механизмы долгое время оставались недостаточно понятными. Недавнее исследование, проведенное американскими учеными, внесло ясность в ключевой процесс, который связывает эти нарушения с началом заболевания. Эта работа открывает возможности для разработки новых методов, направленных на восстановление митохондриальной функции и, возможно, на реверсирование диабета второго типа.

Митохондрии, присутствующие в большинстве клеток организма, синтезируют АТФ (аденозинтрифосфат) — ключевой источник клеточной энергии. Эти органеллы преобразуют питательные вещества в энергию, обеспечивая функционирование мышц, мозга и других органов. Помимо этого, митохондрии участвуют в регуляции окислительного стресса — процесса, связанного со старением клеток и развитием различных заболеваний.

На работу митохондрий, обеспечивающих нормальное функционирование клеток, могут негативно влиять различные факторы, включая генетические изменения, повышенный окислительный стресс, недостаток физической активности и нерациональное питание. Эти нарушения приводят к снижению выработки энергии и нарушению метаболических процессов.

У людей с диабетом 2-го типа ряд исследований выявил аномалии в митохондриях клеток мышц и печени. Данные изменения препятствуют нормальной реакции клеток на инсулин, гормона, контролирующего уровень глюкозы в крови. В результате развивается инсулинорезистентность, которая является причиной хронической гипергликемии – ключевого фактора, способствующего развитию диабета.

Устоявшаяся, но недостаточно исследованная взаимосвязь

Несмотря на то, что роль митохондрий в развитии диабета 2-го типа признана, детали их функционирования в этом процессе остаются в значительной степени неясными. В связи с этим, ученые из Мичиганского университета провели детальное исследование . «Нашей целью было выявить способы, которые позволяют поддерживать нормальную работу митохондрий », — пояснює в прес-релізі Емілі М. Волкер, доцент кафедри внутрішньої медицини.

Для более глубокого понимания этих взаимосвязей, исследователи в первую очередь провели эксперименты, целью которых было нарушение трех основных аспектов работы митохондрий у мышей. Под воздействием экспериментов оказались митохондриальная ДНК, процесс удаления поврежденных митохондрий и механизм, отвечающий за их обновление и поддержание оптимального состояния.

«В каждом из трех случаев активировалась идентичная стрессовая реакция, в результате которой формировались незрелые бета-клетки, прекращалась выработка инсулина и утрачивалась функция », — поясняет Уокер. Ученые полагают, что эти данные указывают на способность митохондрий передавать сигналы в ядро, что оказывает влияние на клеточный гомеостаз. Эта гипотеза находит подтверждение в схожих наблюдениях, сделанных в островках поджелудочной железы человека. Исходя из этого открытия, исследователи углубили свои исследования, чтобы установить, воздействует ли данная стрессовая реакция на другие типы клеток.

Учитывая, что диабет затрагивает несколько систем организма, исследователи изучили клетки печени и адипоциты мышей. В ходе анализа вновь выявлена дисфункция митохондрий, препятствующая созреванию и нормальной работе клеток, что указывает на более серьезные нарушения метаболизма.

«Диабет оказывает влияние на различные системы органов. Повышение массы тела, избыточная выработка глюкозы печенью и нарушение мышечной функции — это признаки », — поясняет Скотт А. Солейманпур, директор Мичиганского центра изучения диабета та ведущий автор исследования. « По этой причине мы увеличили охват исследования », — добавляет он.

Можно ли обратить процесс вспять?

Проведенные исследования показали, что митохондриальный стресс негативно влияет на созревание и работу клеток печени и жировой ткани, что подтверждает значимость митохондрий в развитии диабета. При этом, выявленные нарушения не вызывают гибель клеток, что указывает на потенциальную возможность восстановления их функций посредством устранения отклонений.

Для проверки этой гипотезы исследователи в течение месяца давали мышам соединение ISRIB, которое предназначено для снижения клеточного стресса. Полученные данные выглядят обнадеживающими: бета-клетки восстановили способность поддерживать нормальный уровень глюкозы в крови. Тем не менее, необходимо установить, насколько устойчив этот эффект и зависит ли он от непрерывного приема лекарственного средства.

В настоящее время команда продолжает исследования с целью более детального изучения клеточных механизмов и проверки полученных данных на образцах, полученных от пациентов с диабетом. Подтверждение этих результатов может открыть путь к разработке новых методов лечения, которые будут направлены на восстановление работы митохондрий и улучшение регуляции инсулина у людей, страдающих диабетом 2-го типа.