Ученые установили, что мешает нормальному усвоению глюкозы

© 2022 Copyright. All Rights Reserved Fotolia / Monkey BusinessДевочка ест печенье

© 2022 Copyright. All Rights Reserved Fotolia / Monkey Business

Ученые выяснили, что у мышей с ожирением или диабетом второго типа глюкоза активирует иной, чем у здоровых животных, более медленный метаболический путь. Другими словами, лишний вес изменяет реакцию клеток на глюкозу. Результаты исследования опубликованы в журнале Science Signaling.

После еды или сладкого напитка инсулин активирует клетки, чтобы позволить молекулам глюкозы перейти из крови в клетки, где глюкоза расщепляется и превращается в энергию. При диабете второго типа клетки становятся нечувствительными к инсулину, поэтому глюкоза остается в крови, вызывая длительный высокий уровень сахара в крови, известный как гипергликемия. С последней связано развитие многих осложнений при диабете.

Японские ученые сравнили сигнальные пути в клетках здоровых мышей и генетически модифицированных животных, которые постоянно переедали, что привело к развитию диабета в зрелом возрасте.

Мыши из обеих групп пили сладкую воду, а через некоторое время — от двадцати минут до четырех часов — исследователи брали у них образцы крови и клеток печени — основного места метаболизма глюкозы как у мышей, так и у людей.

Исследователи использовали широкий спектр экспериментов, чтобы идентифицировать молекулы, которые изменяются в ответ на глюкозу, в также танс-омный подход для обработки результатов. Этот подход объединяет данные по генам (транскриптомика) и метаболитам (метаболомика), чтобы идентифицировать и связать в единую сеть множество молекулярных процессов.

«Многие пути регуляции диабета уже хорошо известны. Когда мы составили общую карту, мы ожидали найти лишь небольшие различия между сетями здоровых людей и больных диабетом, но обнаружили, что они были совершенно разными», — приводятся в пресс-релизе Токийского университета слова руководителя исследования профессора Синья Курода (Shinya Kuroda), возглавляющего Лабораторию системной биологии.

Десятилетия исследований диабета показывали, что многие сигнальные пути, включающие ферменты и метаболиты, активируются, когда глюкоза находится внутри клетки. В ходе экспериментов авторы картировали различные клеточные сигнальные пути, активируемые в ответ на высокие или низкие концентрации инсулина.

Транс-омный подход позволил исследователям превратить длинный список дискретных измерений в объемную сеть, дающую представление о том, как клетки реагируют на глюкозу. На создание такой сети у авторов ушло четыре года.

Исследователи построили пятислойную транс-омную карту с информацией о передаче сигналов инсулина, факторах транскрипции (типах белков, регулирующих активность генов), ферментах, метаболических реакциях и их продуктах — метаболитах.

Цветовое кодирование молекул, реагирующих на глюкозу, выявило совершенно разные пути передачи сигналов у здоровых или страдающих ожирением мышей.

Здоровые мыши быстро реагировали на глюкозу, используя ферменты и метаболиты, образующиеся как побочные продукты метаболизма глюкозы, и возвращались к нормальному уровню сахара в крови примерно за час.

А у тучных мышей большая часть этого быстрого ответа отсутствовала. Вместо этого они полагались на гораздо более медленный метаболический путь, основанный на изменении экспрессии генов, и сахар в крови у них оставался повышенным в течение нескольких часов.