Российские ученые предложили новый подход с помощью которого можно выяснить молекулярные пути развития осложнений при сахарном диабете. Предложенная технология интеллектуального анализа текстов и математического моделирования воссоздает сложную сеть взаимодействия между основными генами, участвующими в развитии диабета и связанных с ним недугов.
Скачки уровня глюкозы в крови признаны фактором риска сосудистых и неврологических осложнений сахарного диабета. Прием препаратов помогает нормализовать содержание глюкозы, но, если человек введет их неправильно или забудет поесть, или физически перенапряжется, или уже есть иные нарушения метаболизма и опухоли, может возникнуть гипогликемия, то есть уровень сахара снизится.
При гипогликемии прежде всего страдает головной мозг, требующий очень много энергии. У здорового человека до серьезных последствий не доходит: активируются защитные механизмы — печень запускает процессы гликолиза, тем самым высвобождая глюкозу, а поджелудочная железа снижает выработку удаляющего ее инсулина.
У людей с диабетом эти механизмы не срабатывают чаще всего из-за того, что снижающие содержание сахара лекарства продолжают действовать. В результате получаются качели: ткани то страдают от переизбытка сахара, то голодают. Хотя общие принципы избыточной вариабельности глюкозы и гипогликемии известны, до конца не изучены молекулярные механизмы из воздействия на разные органы человека.
Ученые российского научно-исследовательского института клинической и экспериментальной лимфологии — филиала Института цитологии и генетики СО РАН сочетали биоинформационный анализ и искусственный интеллект, чтобы объяснить, на какие метаболические пути влияют изменения гликемии, и как это может спровоцировать развитие тяжелых заболеваний.
В результате проведенной работы, были реконструированы и проанализированы генные сети вариабельности гликемии, гипогликемии, сосудистых осложнений диабета и болезни Альцгеймера, каждая из которых содержала сотни генов и тысячи взаимодействий между ними. Анализ выявил молекулярные изменения и обменные процессы, которые в условиях резких колебаний уровня глюкозы или гипогликемии способны вызвать нарушения функции клеток сосудов, почек, сердца и нервной системы.
«В результате наша гипотеза подтвердилась — влияя на активность многих генов и интенсивность физиологических процессов, высокая вариабельность уровня глюкозы, а также гипогликемия могут играть важную роль в развитии сосудистых заболеваний, связанных с диабетом, а также когнитивной дисфункции. В будущем полученные нами данные помогут найти ключевые молекулы, отвечающие за поражения органов при диабете, и определить новые мишени для терапии», — отметил Вадим Климонтов, руководитель проекта, доктор медицинских наук, профессор РАН.
Исследование выполнено при поддержке гранта Российского научного фонда (РНФ) и опубликовано в International Journal of Molecular Sciences.
