Митохондрии, которых называют «энергетическими центрами» клеток, важны для метаболизма, производя энергию для нормальной работы организма. Сбои в их работе могут быть серьёзными, особенно при диабете 2-го типа. Хотя митохондриальные аномалии уже обнаружили в бета-клетках поджелудочной железы у пациентов с диабетом, механизмы происхождения этих нарушений оставались малоизученными. Недавно группа американских исследователей пролила свет на ключевой процесс, связывающий эти нарушения с началом заболевания.
Эта работа открывает путь к новым подходам для восстановления функции митохондрий и в перспективе к обращению вспять диабета второго типа.
Митохондрии, присутствующие во многих клетках организма, вырабатывают АТФ – главный источник энергии для клеток. Перерабатывая питательные вещества в энергию, позволяют мышцам, мозгу и другим органам выполнять свои задачи. Их роль не ограничивается этим: эти органеллы также участвуют в управлении окислительным стрессом, связанным со старением клеток и возникновением болезней.
Правильная работа митохондрий может быть нарушена при воздействии генетических мутаций, избытка окислительного стресса, малоподвижности или нерациональном питании.
При диабете второго типа ряд исследований выявил аномалии митохондрий в клетках мышц и печени пациентов. Такие изменения мешают клеткам правильно реагировать на инсулин — гормон, контролирующий уровень глюкозы в крови. Подобная инсулинорезистентность способствует хронической гипергликемии — основному фактору развития диабета.
Хорошо известное, но недостаточно исследованное взаимодействие
Несмотря на доказанный вклад митохондрий в развитие сахарного диабета 2-го типа, точный механизм их влияния остаётся неясным. С этой целью команда учёных из Университета Мичигана провели глубокое . «Нам было важно выяснить способы, обеспечивающие надлежащее функционирование митохондрий. — говорит в сообщении для прессы Эмили М. Уолкер, доцент кафедры внутренней медицины.
Чтобы лучше понять взаимодействия между элементами, ученые провели эксперименты на мышах. Эксперименты были направлены на нарушение трех ключевых элементов митохондриальной функции: митохондриальной ДНК, процесса устранения дефектных митохондрий и механизма обновления и поддержания их в хорошем состоянии.
«В каждой из трёх ситуаций происходила одна и та же стресс-реакция, порождавшая незрелые бета-клетками, остановку производства инсулина и утрату функции. «— поясняет Уокер. По мнению исследователей, эти результаты позволяют предположить, что митохондрии могут посылать сигналы в ядро и тем самым влиять на судьбу клеток. Эта гипотеза подтверждается аналогичными наблюдениями в островках поджелудочной железы человека. Основываясь на этом открытии, команда расширила исследования, чтобы определить, влияет ли эта стрессовая реакция на другие типы клеток».
В связи с тем, что диабет является мультисистемным заболеванием, ученые проанализировали клетки печени и адипоциты мышей. В результате обнаружили дисфункцию митохондрий, нарушающую созревание и нормальное функционирование клеток, что свидетельствует о более широком нарушении обмена веществ.
«Диабет затрагивает работу нескольких систем организма. Прибавка в весе, избыточное выделение глюкозы печенью и сбои в функционировании мышц — вот лишь некоторые из его проявлений. — Объясняет Скотт А. Солейманпур, директор Мичиганского центра изучения диабета и ведущий автор исследования. В связи с этим мы увеличили масштаб исследований. », — добавляет он.
Можно ли обратить процесс вспять?
Исследование показало, что стресс митохондрий мешает созреванию и работе печени и жировых клеток, подтверждая мысль о важности митохондрий в развитии диабета. Важно отметить, что эти нарушения не приводят к гибели клеток, что открывает перспективу восстановления их функций путем исправления отклонений.
Ученые в течение четырех недель давали мышам соединение ISRIB для подавления клеточного стрессового ответа. Бета-клетки восстановили способность эффективно регулировать уровень сахара в крови. Нужно выяснить, будет ли это восстановление длительным или зависеть от постоянного приема препарата.
Команда продолжает исследования для более глубокого изучения клеточных путей и проверки полученных результатов на образцах пациентов с диабетом. Подтверждение этих результатов может привести к появлению новых терапевтических подходов, направленных на восстановление функции митохондрий и улучшение регуляции инсулина у людей с диабетом 2-го типа.