Резкое повышение уровня глюкозы в крови, следующее за приемом пищи, контролируется митохондриями — «органоидами-энергостанциями», находящимися в клетках головного мозга, — к такому выводу в ходе новой работы пришли ученые из Йельской школы медицины (Yale School of Medicine), Нью-Хейвен, США. Результаты данного исследования, позволяющие по-новому посмотреть на причины развития сахарного диабета 2-го типа, опубликованы в журнале «Cell».
Согласно распространенному мнению, уровень глюкозы в сыворотке крови контролируется интенсивностью выработки инсулина — гормона поджелудочной железы, а также работой печени и мышц. Однако в ходе данного исследования команда ученых под руководством доктора Сабрины Диано (Sabrina Diano) пришла к выводу, что критическую роль в данном процессе играют митохондрии, находящиеся в нейронах вентромедиального ядра (ВМЯ) гипоталамуса головного мозга, принимающего участие в регуляции системного гликемического гомеостаза. Целью работы было изучение влияния резкого повышения уровня глюкозы на нервные клетки. Исследователи обратили внимание, что при повышении уровня глюкозы форма и функционирование митохондрий во многих нейронах значительно изменяется. Причем их удивило не наличие реакции в ответ на повышение уровня глюкозы, но и то, как такие, казалось бы, небольшие внутриклеточные изменения в отдельных участках головного мозга могут оказывать значимое воздействие на общий метаболизм организма и состояние периферических тканей.
Специалисты изучали состояние лабораторных мышей, у которых либо отсутствовал специфический митохондриальный белок, именуемый разобщающий протеин 2 (РП2), либо присутствовал в различных известных количествах в клетках тех участков головного мозга, которые принимают участие в оценке уровня глюкозы в крови. Авторы работы с удивлением отметили, что не только сами митохондрии реагируют на изменение уровня глюкозы в циркулирующей крови, но и адаптивные изменения в указанных органоидах влияют на регуляцию гликемии. Так, при повышении уровня глюкозы в митохондриях нейронов ВМЯ наблюдалось расщепление и снижение концентрации активных форм кислорода под контролем РП2. Изучение нейрональных цепей ВМЯ методом генетических манипуляций и химико-генетического контроля натолкнуло ученых на предположение о том, что митохондриальные адаптивные процессы определяют размер пула нейронов ядра гипоталамуса, активирующихся при повышенном уровне глюкозы в циркулирующей крови, тем самым влияя на гликемический гомеостаз.
Авторы исследования полагают, что полученные результаты могут свидетельствовать о том, что именно изменения в функционировании митохондрий могут иметь решающее значение при развитии сахарного диабета 2-го типа, основным клиническим признаком которого является неконтролируемое повышение уровня глюкозы в циркулирующей крови после приема пищи. В ходе дальнейших работ они надеются подробно оценить митохондриальные изменения, происходящие в головном мозгу, и определить их связь с развитием метаболических нарушений.
- Toda C., Kim J.D., Impellizzeri D. et al. (2016) UCP2 regulates mitochondrial fission and ventromedial nucleus control of glucose responsiveness. Cell, Feb. 25 [Epub ahead of print].
- Yale University (2016) Sugar rush shrinks brain cell powerhouse. ScienceDaily, Feb. 25 (http://www.sciencedaily.com/releases/2016/02/160225135710.htm).
Юлия Котикович
