Робоча група з питань цукрового діабету - Інститут медичної біохімії та молекулярної біології
- дослідження
- Робоча група з питань цукрового діабету
Професор Тідж
Цукровий діабет є економічно найважливішим метаболічним захворюванням у західних промислово розвинутих країнах, на нього страждає понад 5% населення. Інсулінозалежний цукровий діабет (тип 1 або IDDM) характеризується селективним руйнуванням продукуючих інсулін бета-клітин підшлункової залози, що вимагає заміщення гормону на все життя. Цукровий діабет 2 типу (NIDDM або діабет дорослих) обумовлений взаємодією вираженої інсулінорезистентності, що пов'язано з порушеннями секреції бета-клітин. Хронічно підвищений рівень глюкози в крові з роками призводить до довгострокових мікро- та макросудинних пошкоджень, що призводить до сліпоти, ниркової недостатності, інфаркту міокарда та порушень мозкового кровообігу.
Основна увага інституту зосереджена на бета-клітинах підшлункової залози. Бета-клітина підшлункової залози має дві видатні властивості, які відрізняють її від інших типів ендокринних клітин:
- Сигнал для запуску секреції інсуліну генерується в метаболізмі бета-клітини («зв’язування секреції метаболічного стимулу»). Це означає, що зміни проміжного метаболізму впливають на секреторну функцію клітини і призводять до порушень секреції, як це спостерігається при цукровому діабеті 2 типу.
- Бета-клітина надзвичайно чутлива до стресових факторів (прозапальних цитокінів, вільних радикалів, високого рівня глюкози в крові), що призводить до апоптотичної та некротичної загибелі клітин.
У фокусі досліджень бета-клітин на перший план виходять такі аспекти:
- дослідити вплив антиоксидантного захисного статусу на активовану цитокінами активацію стреса-реагуючих кіназ (p38, ERK, JNK), а також на сигнальні елементи стресу ER (функція Serca2, активація CHOP, експресія шарону BiP),
- Для експресії антиоксидантних ферментів та інгібіторів стресореактивного фактора транскрипції NF-κB у клітинах первинних острівців за допомогою адено- та лентивірусних векторів та характеристики захисних ефектів в умовах in vitro та після трансплантації острівців на моделі щурів,
- дослідити, чи можуть нейропротективні ефекти еритропоетину переноситися на бета-клітини підшлункової залози. Для цього характеризуються класичні сигнальні шляхи ЕРО та клітинні лінії, що продукують інсулін, та ізольовані первинні острівці підшлункової залози.
Партнер по співпраці
- Проф. Дж. Неруп, д-р А. Карлсен, Центр діабету Стено, Гентофте, Данія
- Професор Д. Ейзірік, ULB, Брюссель, Бельгія
- Професор Т. Мандруп-Поульсен, Науковий центр Хагедорна, Гентофте, Данія
- Професор К. Матьє, Університет Лювена, Лювен, Бельгія
Позаклітинні фактори матриксу, включаючи адгезійні білки та колаген, мають різноманітний вплив на диференціацію, проліферацію та функцію бета-клітин. Зірчасті клітини підшлункової залози здатні виділяти матриксні фактори - процес, який відіграє певну роль у патогенезі хронічного панкреатиту. Зоряні клітини можна виявити як в екзокринній, так і в ендокринній підшлунковій залозі, хоча функція цього типу клітин на острівцях Лангерганса незрозуміла. У співпраці з робочою групою PD Dr. Jaster (клініка гастроентерології), яка має міжнародний досвід у галузі досліджень зоряних клітин, має дослідити взаємодію зоряних клітин з бета-клітинами підшлункової залози.
Метою досліджень є:
- охарактеризувати вплив секретованих матриксних факторів із культур зіркових клітин на функцію бета-клітин,
- з’ясувати, чи впливають матричні фактори на чутливість бета-клітин до специфічних для діабету стресових факторів (цитокіни, глюкоза та ліпотоксичність),
- охарактеризувати вплив матриксних факторів на проліферацію бета-клітин та диференціювання бета-клітин із протокових клітин.
- використання регуляторних анти CD4 + та стимулюючих антитіл CTLA-4 для впливу на аутоімунний процес та індукції толерантності до аутоагресивних Т-клітин,
- дослідити потенціал регенерації бета-клітин в умовах імуномодуляції. Для цього буде досліджено розповсюдження інсулінопродукуючих клітин із протокових клітин-попередників у фазах інфільтрації острова Лангерганса.
Партнер по співпраці
- Професор Х.Й. Гедріх, Ганноверська медична школа
- Професор А. Йернс, Ганноверська медична школа
4. Нормативні принципи глюкокінази в бета-клітинах підшлункової залози
Як глюкозо-фосфорилюючий фермент із спорідненістю до субстрату у фізіологічному діапазоні мілімолярних концентрацій, глюкокіназа є ідеальним датчиком глюкози для бета-клітин підшлункової залози та печінки, що виробляють інсулін. У концепції метаболічного сполучного стимулу-секреції глюкокіназа в бета-клітинах підшлункової залози являє собою обмежуючий потік елемент. цукрового діабету 2 типу. Молекулярні механізми залежної від харчування фізіологічної регуляції глюкокінази в бета-клітинах підшлункової залози складні на рівні гена та білка ферменту. Використовуючи чутливу кількісну методику RT-PCR та аналіз Норт-блот, можна було показати, що сигнал для транскрипційних модуляцій експресії генів генерується в метаболізмі бета-клітини. Два спостереження мали вирішальне значення:
- Глюкокіназа пов'язана з внутрішньоклітинним білковим фактором у бета-клітинах, що продукують інсулін, і її специфічна активність модулюється глюкозою.
- Порівняно з високоафінними гексокіназами I - III типів, глюкокіназа демонструє підвищену чутливість до окислення вільних бічних груп SH, що призводить до утворення сірчаних містків через конформаційні зміни і, отже, внутрішньоклітинний окислювально-відновний стан виглядає як регулюючий принцип.
У бета-клітині фермент фосфофруктокіназу типу 2 (PFK2) можна визначити як зв’язуючого партнера глюкокінази. Це біфункціональний фермент, який регулює один з найважливіших регуляторів гліколізу - фруктозу-2,6-бісфосфат - вгору або вниз залежно від активності кінази або фосфатази. PFK2 представляє активуючий зв'язуючий партнер глюкокінази.Після надмірної експресії ферменту в клітинних лініях, що продукують інсулін, можна спостерігати збільшення значення Vmax, тоді як спорідненість до глюкози залишалася незмінною. Отже, взаємодія глюкокінази з PFK2 дуже добре пояснює зміни кінетичних параметрів, які спостерігаються при фізіологічному регулюванні глюкозою. Дослідження глюкокінази мають велике клінічне значення, оскільки речовини, що активують глюкокіназу, були ідентифіковані з 1990-х років. Ці активатори збільшують ферментну активність глюкокінази і, таким чином, покращують секрецію інсуліну бета-клітин підшлункової залози.
Метою досліджень є:
- дослідити вплив активаторів глюкози та ГК на внутрішньоклітинну компартменталізацію,
- охарактеризувати взаємодію між глюкокіназою та PFK-2 в умовах глюкози та ліпотоксичності,
- дослідити механізм взаємодії між глюкокіназою та PFK-2 з використанням мічених флуоресценцією білків, що дозволяє зробити висновки про конформаційні зміни білка глюкокінази.
Партнер по співпраці
- Професор С. Ленцен, Ганноверська медична школа
- Професор Л. Агіус, Університет Ньюкасла, Ньюкасл, Великобританія
- Професор А. Ланг, Університет Міннеаполіса, Міннеаполіс, США