Білок порому підшлункової залози захищає бета-клітини від стресу, спричиненого дієтою
Огляд Емілі Хендерсон, доктор біологічних наук, 16 вересня 2020 р
Щоразу, коли ми їмо, рівень глюкози в нашому організмі зростає. Це стимулює наш механізм підшлункової залози діяти, і завдяки складним фізіологічним механізмам виробляється відповідна кількість інсуліну, контролюється рівень цукру в крові, і ми залишаємось здоровими. Але коли людина протягом довгого часу неодноразово вживає їжу з високим вмістом жиру, її підшлункова залоза постійно перезбуджується, що в кінцевому підсумку сприяє її пошкодженню та порушенню функції. Це збільшує ризик розвитку діабету 2 типу, при якому механізми контролю рівня глюкози стають незбалансованими.
Сьогодні продукти з високим вмістом жиру стали звичним явищем, як і діабет. Потреба в розробці нових стратегій лікування діабету досягає свого піку. Але для пошуку ефективної терапії важливо з’ясувати причинно-наслідкові клітинні механізми в серці. Сьогодні група японських дослідників на чолі з доктором Шоеном Куме з Токійського технологічного інституту (Tokyo Tech) виявила ключовий механізм, за допомогою якого функція підшлункової залози регулюється. Їх результати опубліковані в журналі Американської діабетичної асоціації Diabetes.
Підшлункова залоза містить «бета-клітини», які виділяють надлишок інсуліну у відповідь на надлишок глюкози та жирних кислот у раціоні. Дофамін, або гормон «добре себе почувати», який, як відомо, викликає почуття задоволення, є тим, що контролює рівень інсуліну, коли виробляється надлишок інсуліну.
У підшлунковій залозі білок під назвою VMAT2 переносить дофамін у мішечках, які називаються «везикулами», щоб захистити його від деградації моноаміноксидазою (МАО). Потім дофамін, що зберігається у везикулах, вивільняється разом з інсуліном у позаклітинний простір бета-клітин, де він зв’язується зі своїм специфічним рецептором на плазматичній мембрані бета-клітин і діє як гальмо секреції інсуліну. Таким чином, завдяки модуляції дофаміну, VMAT2 також регулює рівень інсуліну підшлункової залози.
Тим часом, розщеплення дофаміну МАО утворює тип хімічної речовини, яка називається «активним видом кисню», який при надмірному утворенні пошкоджує бета-клітини.
Але як всі ці точки поєднуються? "Ми хотіли зрозуміти точний механізм, за допомогою якого сигнали VMAT2 та дофаміну регулюють функцію бета-клітин та гомеостаз глюкози", - говорить доктор Куме.
З цією метою доктор Куме та його команда створили генетично мутантну модель миші, бета-клітини якої, як кажуть, мають дефіцит білка VMAT2: миша «βVmat2KO». Потім вони провели експерименти, в яких годували цих мишей і мишей дикого типу як звичайною дієтою, так і дієтою з високим вмістом жиру і контролювали подальші зміни в структурі та функції їх бета-клітин протягом наступних тижнів. Відразу після годування миші βVmat2KO, як і очікувалося, показали підвищену секрецію інсуліну. Але при тривалому впливі на дієту з високим вмістом жирів вони показали як порушення толерантності до глюкози та інсуліну, так і відмову бета-клітин.
Це спонукало дослідників зробити наступне: Дієта з високим вмістом глюкози та жиру викликає одночасне збільшення виробництва інсуліну та дофаміну. Але коли VMAT2 відсутній у бета-клітині, дофамін залишається підданим дії МАО і деградується ним. Однак із збільшенням кількості дофаміну в результаті його реакції з МАО швидко утворюється пероксид водню - активний вид кисню. З часом цей постійний окислювальний стрес призводить до втрати та виходу з ладу бета-клітин. Наприклад, дієта з високим вмістом жиру прискорює відмову бета-клітин і може призвести до того, що миші βVmat2KO розвиватимуть діабет із віком.
У цьому випадку VMAT2 захищає бета-клітини від окисного стресу, спричиненого дієтою з високим вмістом жиру у хворих на цукровий діабет.
Ми були раді виявити, що VMAT2, білок, широко відомий своєю вирішальною роллю у транспорті та зберіганні дофаміну в бета-клітинах підшлункової залози, також відіграє таку важливу роль у реакції клітини на переїдання, наприклад, ніж дієта з високим вмістом жиру. Наші результати підкреслюють можливість використання VMAT2 як мішені для нових терапевтичних підходів проти діабету. "
Доктор Шоен Куме, Токійський технологічний інститут