عملکرد انسولین در جذب قند توسط سلولهای چربی

محققین انستیتو ملی سلامت با استفاده از میکروسکوپهای با قدرت تفکیک بالا توانستند چکونگی عملکرد انسولین را در تحریک سلولهای چربی برای جذب قند در مدل حیوانی rat کشف نمایند.

 نتایج این تحقیق درشمارۀ 8 مجلۀ Cell Metabolism (سپتامبر 2010) به چاپ رسید.

 بررسی سلولهای زندۀ چربی محققین را قادر به فهم مکانیسم جذب قند توسط این سلولها نمود، سپس آنها تحقیقی را برای بررسی سلولهای چربی در افرادی که میزان حساسیتشان به انسولین تغییر کرده است از جمله افرادی که مقاوم به انسولین هستند (پیش دیابت) پایه ریزی کردند. این مشاهدات می تواند برای شناسایی حد فاصل پیش دیابت و دیابت استفاده شود. پروفسور Stenkula محقق انستیتو ملی دیابت، گوارش و کلیه (NIDDK ) می گوید "آنچه ما در این تحقیق واقعاً انجام دادیم کشف چگونگی عملکرد پروتیئن های حمل کنندۀ گلوکز بنام GLUT4 در سلولهای طبیعی و حساس به انسولین است. با درک چگونگی عملکرد این انتقال دهنده ها در سلولهای چربی در پاسخ به انسولین دانشمندان توانستند فرق بین سلولهای حساس به انسولین  و مقاوم به انسولین را تشخیص دهند و متوجۀ اختلال در پاسخ دهی به انسولین شوند."

گلوکز قند ساده ای است که انرژی را برای سلول تأمین می کند. پس از هضم غذا، گلوکز وارد جریان خون می شود . در پاسخ به حضور قند در خون، پانکراس شروع به ترشح انسولین می کند که بعد از رسیدن به سلولهای ماهیچه ای و چربی به این سلولها اجازه می دهد تا قند را از خون جذب کنند. سلول از قند انرژی تولید می کند یا اینکه قند را برای ذخیرۀ دراز مدت به چربی تبدیل می کند.

همانند کلیدی که باید با قفلش مطابقت داشته باشد، انسولین نیز به گیرنده هایی بروی سطح سلول متصل می شود که سبب انتقال GLUT4 از سیتوپلاسم بروی سطح سلول می شود . همچنانچه از نامش پیداست پروتئین حمل کنندۀ گلوکز مانند وسیله ای برای حمل گلوکز به داخل سلول عمل می کند.

برای بررسی مرحله به مرحلۀ انتقال GLUT4 بین دو طرف غشاء سلولی محققین از میکروسکوپ هایی با تفکیک بالا و مادۀ رنگی فلورسانس برای تهیۀ تصاویر دقیق از GLUT4 استفاده کردند.

سپس محققین به بررسی سلولهای چربی معلق در محلولهای خنثی و در محلول حاوی انسولین برای مشخص کردن عملکرد GLUT4 در حضور انسولین و در عدم حضور آن پرداختند. محققین دریافتند که در محلولهای خنثی مولکولهای GLUT4 و خوشه های مولکولی GLUT4 در دو طرف غشاء به یک میزان توزیع می شوند. در داخل سلول ، GLUT4 در داخل ساختارهای بالونی شکلی بنام وزیکول نگهداری می شود. این وزیکولها، مولکول  GLUT4 را به نزدیک غشاء سلول حمل کرده و آنرا به غشاء تحویل می دهند،این اتصال به غشاء را فیوژن (Fusion) می نامند.

بعد از فیوژن ، ابتدا مولکولهلی مجزای GLUT4 وارد غشاء سلول می شوند و بی وقفه اما با سرعت کم  به حرکت خود ادامه می دهند. محققین این عمل را فیوژن با آزاد سازی (Fusion with release ) نامگذاری کردند.

وقتیکه سلولهای چربی را در محلول حاوی انسولین قرار دادند، سرعت ورود مولکولهای GLUT4 به داخل سلول سریعاً در مدت 3 دقیقه ، 4 برابر شد. محققین این افزایش را در فیوژن با آزاد سازی نیز مشاهده کردند. این افزایش در سلولهایی که در معرض انسولین واقع شدند 60 بار بیش از سلولهایی بود که در معرض انسولین نبودند.

بعد از قرار دادن سلولها در معرض انسولین مجموعه ای از اتفاقات همراه با حرکت GLUT4 از خوشه اش بصورت مولکول های مجزا رخ می دهد.

بر اساس مقدار کل گلوکزی که سلول جذب می کند، محققین نتیجه گیری کردند که دقیقاً همان مقدار قندی که توسط مولکولهای مجزای GLUT4 وارد سلول می شود توسط خوشه های مولکولی GLUT4 نیز منتقل می شود. محققین دریافتند که بعد از 4 دقیقه، ورود GLUT4 به غشاء سلول شروع به کم شدن می کند و به مقداری می رسد که در سلولهای واقع در محلول خنثی در طی 10 تا 15 دقیقه به آن میزان می رسد .

پروفسورZimmerberg می گوید:

مقدار این تغییر اهمیت تنظیم این عمل در بقاء سلول و عملکرد طبیعی کل بدن را نشان می دهد . او می افزاید : طرح بعدی ما بررسی فعالیت انتقال دهند ه های گلوکز در سلولهای چربی انسانی است. درک چگونگی عملکرد انسولین در آماده کردن و تحریک سلول برای جذب قند، این ایده را که بتوان همین کار را در سلولهای مقاوم به انسولین تحریک کرد، برای محققین به تصویر کشیده  است.

منبع: www.sciencedaily.com