Если вам кажется, что у всё большего числа ваших знакомых развивается диабет, вы правы. Эпидемию диабета называют таковой не просто так: по данным Американской диабетической ассоциации, в 2021 году диабетом болели более 10 % населения США — примерно 38,4 миллиона человек, и каждый год этот диагноз ставится ещё 1,2 миллиона человек.
Диабет 2-го типа возникает, когда в организме развивается резистентность к инсулину — гормону, который помогает регулировать уровень глюкозы в крови. Инсулин вырабатывается бета-клетками поджелудочной железы, и при диабете 2-го типа они увеличивают выработку инсулина, чтобы попытаться регулировать уровень глюкозы в крови, но даже этого недостаточно, и со временем бета-клетки истощаются.
Благодаря своей значимости функциональная масса β-клеток, то есть общее количество β-клеток и их функции, определяет риск развития диабета у человека.
Β-клетки неоднородны даже в пределах одного организма и состоят из различных «подтипов», каждый из которых обладает собственной секреторной функцией, жизнеспособностью и способностью к делению. Другими словами, каждый подтип β-клеток имеет свой уровень приспособленности, и чем он выше, тем лучше.
При развитии диабета изменяется соотношение некоторых подтипов β-клеток. Но остаётся открытым ключевой вопрос: изменяется ли соотношение и функциональность различных подтипов β-клеток при диабете или же эти изменения являются причиной заболевания?
Кю Гоцян Гу, Эмили Ходжес и Кен Лау, преподаватели Университета Вандербильта, решили ответить на эти и другие вопросы. Их недавняя работа, опубликованная в Nature Communications, — это шаг к пониманию того, можно ли увеличить функциональную массу β-клеток, чтобы снизить риск развития СД2. Гу и Лау — профессора клеточной биологии и биологии развития, а Ходжес — доцент кафедры биохимии.
Изучение подтипов β-клеток — непростая задача. Наиболее распространённый метод их изучения называется «заключительным исследованием образцов на уровне отдельных клеток». Это означает, что учёные могут изучать определённые подтипы β-клеток только один раз и только тогда, когда они полностью сформированы. Это не позволяет им исследовать конкретный подтип клеток на разных стадиях дифференцировки, созревания, пролиферации, старения, гибели и т. д.
Если бы они могли наблюдать за β-клетками на разных этапах, исследователи могли бы лучше понять, как меняется состояние клеток с течением времени или в различных физиологических условиях.
Гу, Ходжес и Лау разработали метод, который позволяет избежать этой проблемы за счёт неизгладимой маркировки клеток-предшественников, дающих начало субтипам β-клеток с различными комбинациями экспрессии генов. Маркировка позволила исследователям отслеживать одни и те же субтипы β-клеток на разных стадиях, что дало им возможность с уверенностью решать вопросы, связанные с субтипами β-клеток.
Статья Nature Communications содержит три основных вывода:
- Клетки-предшественники, из которых у эмбриональных мышей образуются β-клетки с различными маркерами экспрессии генов, у взрослых мышей образуют подтипы β-клеток с разным уровнем жизнеспособности. Это помогает исследователям понять, как возникают различные подтипы β-клеток, и в будущем может помочь им манипулировать клетками-предшественниками, чтобы отдавать предпочтение одним подтипам перед другими и снижать риск развития диабета.
- Питательные вещества, которые потребляют мыши-матери, оказывают явное влияние на соотношение подтипов β-клеток с высокой и низкой адаптивностью у их детёнышей. Например, у мышей-матерей, которые придерживались диеты с высоким содержанием жиров и страдали ожирением, у детёнышей было меньше β-клеток, которые лучше реагировали на уровень глюкозы. Эта модель ожирения показывает, что ожирение у матери повышает риск развития диабета у потомства. Это позволяет учёным и врачам лучше понять наследственные факторы и историю болезни матери, которые могут предрасполагать к диабету.
- Подтипы β-клеток, выявленные у мышей, имеют аналоги в поджелудочной железе человека. На самом деле у пациентов с сахарным диабетом 2-го типа наблюдалось снижение количества β-клеток того подтипа, который, по прогнозам, должен быть более жизнеспособным у людей. Хотя результаты исследований на животных не всегда применимы к людям и их здоровью, эти результаты позволяют предположить, что подтипы β-клеток у мышей могут быть полезны для понимания биологии человека и риска развития диабета.
Теперь исследователи надеются выяснить, как формируются и поддерживаются эпигенетические паттерны (упомянутые выше маркеры экспрессии генов) в различных подтипах β-клеток и как нарушение этих паттернов влияет на жизнеспособность β-клеток.
Благодаря этому и другим исследованиям, возможно, однажды удастся создать пищевую добавку для беременных, которая сможет снизить риск развития диабета у младенцев.
Цю Гоцян Гу, преподаватель Университета Вандербильта
Остаются без ответа дополнительные вопросы, связанные с потенциальными методами лечения диабета: улучшает ли модуляция метилирования ДНК (эпигенетического маркера) функциональное качество β-подобных клеток, полученных из эмбриональных стволовых клеток человека? Если да, то можно ли использовать эти β- и β-подобные клетки для трансплантационной терапии диабета, при которой пациенты с СД2 получают β-клетки с более высокой жизнеспособностью?
Источник: Университет Вандербильта
Ссылки на журналы:
Браун, М. Э., и др. (2025). Подтипы β-клеток островков Лангерганса поджелудочной железы происходят от биохимически различных и регулируемых питанием предшественников островков Лангерганса. Nature Communications. doi.org
Чтобы написать отзыв нужно авторизоватся