Известно, что группа гипоталамических нейронов, синтезирующих проопиомеланокортин (proopiomelanocortin — POMC), не только принимает активное участие в идентификации и интеграции сигналов, отражающих энергетический статус организма, но и активирует соответствующие физиологические реакции. Указанные нейроны чувствительны к колебаниям таких биохимических показателей, как жирные кислоты, глюкоза и аминокислоты.
В новом исследовательском проекте учеными Института биомедицинских исследований в Барселоне (Institute for Research in Biomedicine), Испания, описана взаимосвязь между функционированием POMC-нейронов и рилизингом инсулина β-клетками поджелудочной железы, а также уточнены молекулярные механизмы этого функционального ансамбля. Результаты исследования опубликованы в издании «Cell Metabolism».
Сведения о том, что POMC-нейроны чувствительны к изменениям в доступности нутриентов, были известны и ранее. Однако молекулярные механизмы, обеспечивающие функционирование этих процессов, были изучены не достаточно подробно. Наряду с этим дискутировались положения, что изменение конфигурации митохондрий — феномен, получивший название динамики митохондрий, — может рассматриваться как механизм энергетической адаптации, направленной на коррекцию внутриклеточных потребностей в непрерывно изменяющихся условиях обмена веществ в организме.
Для изучения вопроса о том, могут ли дефекты в динамике митохондрий ядер нейронов POMC-группы вызывать изменения метаболизма, в эксперименте на лабораторных мышах в группе указанных нейронных клеток исследователи удалили протеин митохондриальной динамики — митофузин 1 (MFN1). При оценке результата ученые выявили нарушения в способности организма животных реагировать на изменения уровней глюкозы и, соответственно, адаптироваться между состоянием голодания и после кормления. Кроме того, отмечено, что эти дефекты являются причиной нарушений метаболизма глюкозы, вызванных более низкой секрецией инсулина. Таким образом, продемонстрировано, что группа нейронов, синтезирующих POMC, участвует не только в процессах регуляции поступления (как было известно ранее), но и в контроле секреции β-клетками островков Лангерганса ситуативно необходимого уровня инсулина. Впервые выявлено, что функциональная взаимосвязь между гипоталамусом и поджелудочной железой опосредована активностью белка MFN1. По мнению авторов исследования, отдельные молекулярные механизмы этих процессов обусловлены непропорциональным, хотя и транзиторным, увеличением образования кислородных радикалов в гипоталамусе. Когда же уровни этих показателей достигают своих исходных значений, β-клетки поджелудочной железы восстанавливают свою способность поддерживать необходимую секрецию инсулина.
Резюмируя итоги проведенной работы, исследователи подчеркнули, что полученные данные позволяют позиционировать MFN1-опосредованную митохондриальную динамику в нейронах POMC как индивидуальный механизм идентификации нутриентов и раскрывают непризнанную ранее связь между этим подмножеством нейронов и процессами рилизинга инсулина.
- Institute for Research in Biomedicine (2017) Small group of neurons modulates the amount of insulin that the pancreas must produce. ScienceDaily, June 7 (https://www.sciencedaily.com/releases/2017/06/170607123938.htm).
- Ramírez S., Gómez-Valadés A.G., Schneeberger M. et al. (2017) Mitochondrial dynamics mediated by Mitofusin 1 is required for POMC neuron glucose-sensing and insulin release control. Cell Metab., 25(6): 1390–1399.
Наталья Савельева-Кулик
