Не будет большим преувеличением сказать, что диабет стал частью нашего образа жизни. Только в Российской Федерации зарегистрировано около 3 000 000 больных диабетом, а их число составляет почти пол миллиарда во всем мире.
В некотором смысле «к счастью» в подавляющем большинстве случаев этого хронического метаболического нарушения это так называемый диабет 2 типа, особенно поражающий пожилых людей.
Их эндокринные островковые бета-клетки поджелудочной железы вырабатывают инсулин, гормон, который обеспечивает усвоение глюкозы, главным образом, клетками печени, мышц и жировой ткани, но когда организм не реагирует адекватно, уровень глюкозы в крови увеличивается при истощении клеток. Препараты чувствительности к инсулину помогают в этом случае.
Вероятно, хуже диабета, вызванного непосредственным нарушением функционирования бета-клеток, тот, когда необходимо вводить инсулин в организм. Хотя он может развиваться в любом возрасте, он часто поражает детей, когда они унаследовали генетическую предрасположенность (диабет 1 типа). Нам придется исправить или, по крайней мере, добавить другой способ, с помощью которого мы можем потерять способность вырабатывать инсулин, особенно в среднем и пожилом возрасте, в соответствии с устоявшимся представлением о том, что бета-клетки всегда разрушают бета-клетки путем саморазрушающих аутоиммунных реакций.
Он был открыт исследователями из Института иммунологии и эпигенетики Макса Планка во Фрайбурге и опубликован в журнале Cell Metabolism. Они обнаружили, что бета-клетки не всегда умирают, но постепенно переходят в прародители клеток-предшественников в результате нарушения эпигенетических (не-генетических) регуляторных процессов. Таким образом, они испытывают некоторую дедифференцировку, потерю функциональной идентичности и ингибирование секреции инсулина.
Метаболический стресс считался основным триггером для дедифференцировки. Но мы показали, что преодоление эпигенетического барьера, который контролирует функциональную идентичность бета-клеток, является существенным. Обеспечение идентичности имеет смысл, поскольку бета-клетки человека могут работать более 40 лет, поэтому им необходимы эффективные механизмы для постоянного повышения точности их функционирования ,
- объясняет Эндрю Поспилизик, руководитель исследовательской группы.
Изучение тысяч бета-клеток от мышей с диабетом и без него выявило 25 слегка отличающихся типов хроматинов (цепей хромосом, состоящих из цепей ДНК и специфических белков), и только два из них влияют на функциональность инсулин-продуцирующих клеток. Это связано с изменением эпигенетических процессов в белковой оболочке цепи ДНК. Достаточно того, что определенные специфические регуляторные белки (многокомпонентные белки) связываются с неправильным сайтом и отключают активность важных генов, или наоборот, там, где они должны отсутствовать, - и изменяют идентичность клетки, которая больше не выполняет свою миссию.
Ученые проверили эффекты этих нарушенных эпигенетических переключателей на живых моделях — лабораторных мышах с аналогами двух типов хроматина. Животные с этой модификацией были сначала здоровы, функциональные инсулин-продуцирующие бета-клетки образовались в поджелудочной железе. Но в среднем возрасте эти клетки постепенно дифференцируются, теряя свою специализацию. Мыши потеряли способность контролировать уровень сахара в крови, иными словами, у них был диабет.
Интересно отметить, что функциональная бета-клетка и нефункциональная недифференцированная клетка имеют полностью идентичный набор генов, и на нем ничего не меняется. Только выражение нескольких из них изменяется. Это также показывает важность правильного функционирования эпигенетических процессов. Однако лучшим примером является развитие живого организма — растения или животного, включая человека. Первоначально отдельная клетка (оплодотворенное семя, яйцо) делится на идентичные, не специализированные клетки, каждая с одинаковым набором генов. И это эпигенетические механизмы, которые с определенного момента времени будут назначать клеткам различные функции в зависимости от того, где они находятся в развивающемся эмбрионе.
Секрет такой специализации всемогущих стволовых клеток на каждую специфическую для миссии клетку, такую как нейрон, мышечная клетка, клетка кожи, сетчатка глаза ... заключается в правильном эпигенетическом включении и выключении соответствующей активности гена. Тот факт, что большинство эмбрионов превращаются в здоровых людей, доказывает, что эпигенетические и генетические оркестры способны играть вместе эту удивительную симфонию жизни с очаровательной виртуозностью. Конечно, вкрадываются как генетические, так и эпигенетические ошибки. Это может не вызывать ничего или почти ничего, это может быть полезно для организма, но также серьезную проблему, такую как причина диабета.
Для тех, кто страдает от воздействия повышенного уровня сахара в крови, результаты исследований очень важны, потому что только знание того, почему и как развивается заболевание, позволяет выбрать лучшее лечение или продолжать его искать.