انسولین هوشمند میتواند در طول درمان دیابت از هیپوگلایسمی جلوگیری کند

16مه 2019 - مهندسان زیستی UCLA  و همکارانشان یک نوع جدید از انسولین را توسعه داده اند که می تواند به پیشگیری از هیپوگلایسمی در افرادی که از دارو برای کنترل دیابت خود استفاده می کنند، کمک کند .این درمان برای آزمایشات بالینی بالقوه ارزیابی می شود و اگر موفق باشد، می تواند مراقبت از دیابت را متحول سازد.

انسولین یک هورمون طبیعی است که در پانکراس تولید می شود و کمک می کند تا بدن قند موجود در خون را که از طریق غذا برای تولید انرژی دریافت می کند، تنظیم نماید. دیابت زمانی اتفاق می افتد که بدن یک فرد به طور طبیعی انسولین تولید نکند (دیابت نوع 1) یا از انسولین تولید شده (نوع 2) به طور موثر استفاده نکند. این بیماری بیش از 400 میلیون نفر را در سراسر جهان تحت تاثیر قرار داده است.تزریق منظم انسولین برای کنترل بیماری دیابت نوع 1 و بسیاری از موارد دیابت نوع 2 انجام می شود.

به طور کلی، افرادی که نیاز به استفاده از انسولین دارند، میزان قند خون خود را با یک دستگاه قند سنج یا سیستم کنترل مداوم قند خون کنترل می کنند و سپس میزان مورد نیاز انسولین خود را بر اساس این اندازه گیری ها محاسبه می کنند. علاوه بر این، مصرف منظم کربوهیدرات برای حفظ سطح قند خون در محدوده ی طبیعی، مهم است. هر دوی این موارد، لزوما با خطای انسانی همراه می شود و می تواند پیامدهای بالقوه ویران کننده ای بهمراه داشته باشد.بطوریکه تزریق بیش از حد انسولین یا عدم مصرف مقادیر کافی کربوهیدرات می تواند منجر به هیپوگلایسمی یا افت شدید قند خون شود، هیپوگلایسمی می تواند منجر به تشنج، کما و در موارد شدید مرگ شود.

تیمی از محققان UCLA یک نوع "هوشمند" از انسولین را به نام i-insulin تولید کرده اند که می تواند از افت شدید قند خون جلوگیری کند.

در داخل بدن، انسولین به عنوان یک کلید برای کمک به ورود گلوکز از خون به سلول ها عمل می کند. هنگامی که انسولین به سطح سلول متصل می شود، یک پروتئین بنام انتقال دهنده ی گلوکز یا glucose transporter را در داخل سلول فعال می کند که منجر به انتقال این پروتئین به سطح سلول می شود. این مولکول، گلوکز موجود در اطراف را از خون به داخل سلول منتقل می کند.

محققان برای ایجاد انسولین هوشمند جدید، یک مولکول اضافی را به انسولین افزودند. این مولکول اضافه شده، مهارکننده ی انتقال دهنده ی گلوکز است، که به طور شیمیایی به مولکول انتقال دهنده گلوکز(glucose transporter) زمانی که به سطح سلول می آید، متصل شده و آن را مسدود می کند. این مهار کننده بصورت رقابتی با گلوکز عمل می کند یعنی به طور دائم مولکول های حمل کننده ی گلوکز را مسدود نمی کند، بدین معنی که در حضور مقادیر زیاد گلوکز، مانع از اتصال گلوکز به glucose transporter نمی شود. در عوض، در زمان کاهش گلوکز با اتصال شیمیایی به glucose transporter، مانع از انتقال مولکولهای بیشتر قند به داخل سلول و افت قند خون می شود. این عملکرد یک روند پویا است که بستگی به تعداد مولکول های مهارکننده و مولکولهای گلوکز دارد.

پرفسور Zhen Gu، استاد مهندسی زیستی در دانشکده مهندسی  UCLA Samueli، گفت: انسولین جدید ما به عنوان یک کلید هوشمند کار می کند. این انسولین اجازه می دهد که گلوکز به داخل سلول منتقل شود، اما زمانیکه مقدار قند خون به حد طبیعی رسید، مولکول مهار کننده مانع از انتقال گلوکز بیشتر به داخل سلول می شود. این امر قند خون را در سطح نرمال حفظ می کند و خطر ابتلا به هیپوگلایسمی را کاهش می دهد.

یکی از نویسندگان اصلی این مقاله دکتر Jinqiang Wang گفت: این انسولین هوشمند همچنین می تواند به سرعت به غلظتهای بالای قند خون پاسخ دهد، به عنوان مثال، پس از غذا، وقتی سطح گلوکز در خون بالا می رود، سطح انسولین در جریان خون نیز به سرعت افزایش می یابد، که به عادی کردن سطح گلوکز کمک می کند.

محققان UCLA، انسولین هوشمند را در موشهای مبتلا به دیابت نوع 1 آزمایش کردند. انسولین هوشمند مقدار قند خون را تا 10 ساعت بعد از تزریق در حد نرمال کنترل می کند. تزریق دوم سه ساعت بعد از اولین تزریق، حفاظت از موش را در برابر هیپوگلایسمی افزایش می دهد.

دکتر John Buse، مدیر مرکز مراقبت از دیابت در دانشکده ی پزشکی دانشگاه کالیفرنیای شمالی، گفت: گام بعدی ما این است که زیست سازگاری درازمدت این سیستم انسولین اصلاح شده را در یک مدل حیوانی قبل از حرکت بسوی آزمایشات بالینی، ارزیابی کنیم. چنانچه آزمایشات موفقیت آمیز باشند، این کار یکی از پیشرفت های هیجان انگیز در مراقبت از دیابت است.

پرفسور Gu گفت که انسولین جدید دارای توانایی بالقوه برای بهینه سازی زمان پاسخ و مدت زمان ماندگاری آن در بدن قبل از نیاز به دوز دیگر است. همچنین این نوع انسولین می تواند به روش های دیگر مانند پچ پوستی که به طور خودکار میزان قند خون را کنترل می کند، و یا بصورت قرص، به بدن تحویل داده شود.

منبع:

Proceedings of the National Academy of Sciences, 2019; 201901967 DOI: 10.1073/pnas.1901967116

www.sciencedaily.com/releases/2019/05/190516170016.htm