محققان از روشی جدید برای تعیین سن بسته های انسولین در بدن استفاده کردند

7 ژوئیه 2020 - یک مطالعه در ژورنالBiological Chemistry ، روش جدیدی را برای تعیین سن بسته های انسولین در بدن، معروف به گرانول های انسولین شرح داده و از تاثیر سن آنها بر ترشح انسولین به جریان خون می گوید.

این یافته ها می تواند به متخصصان در درک بهتر دیابت و روش های درمانی دقیق برای آن کمک کند.

انسولین هورمونی است که سطح قند یا گلوکز را در جریان خون کنترل می کند. با بالا رفتن سطح قند خون، این هورمون توسط لوزالمعده به داخل جریان خون ترشح می شود. هنگامی که انسولین در جریان خون گردش می کند، به ماهیچه ها و سلول های دیگر اجازه می دهد تا گلوکز را جذب کرده و از آن به عنوان سوخت استفاده کنند، بدین ترتیب سطح قند خون کاهش می یابد.

در دیابت نوع 2 ، که قبلاً به عنوان دیابت بزرگسالی شناخته می شد، این روند از کار می افتد. گلوکز در خون تجمع می یابد، زیرا پانکراس نمی تواند به اندازه ی کافی انسولین تولید کند و یا اینکه انسولین به آن اندازه که باید بخوبی کار نمی کند.

طبق گزارش مرکز کنترل و پیشگیری از بیماریها، حدود یک نفر از هر 10 آمریکایی و بیش از 415 میلیون نفر در سراسر جهان به دیابت مبتلا هستند و تا 95٪ آنها به دیابت نوع 2 مبتلا می باشند.

درمان اغلب به تزریق انسولین دردناک و مکرر و یا استفاده از پمپ های انسولین مکانیکی نیاز دارد، و هم اکنون هیچگونه درمان قطعی برای این بیماری وجود ندارد.

محققان در مقاله خود خاطرنشان كردند كه روشهای درمانی موجود برای دیابت، ترشح انسولین را بدون در نظر گرفتن سن گرانول ها انسولین افزایش می دهد. بر همین اساس این رویکردها فقط برای یک دوره کوتاه مؤثر هستند و در نهایت بی اثر خواهد شد.

انسولین توسط سلولهای بتا از لوزالمعده تولید می شود و در گرانول انسولین ذخیره می گردد، که سپس این گرانولها در  ذخایر یا استخرهایی سازماندهی می شوند و سرانجام در جریان خون ترشح می شوند.

به دلایلی که هنوز مشخص نیست، سلولهای بتا استخرهای گرانول انسولین جوان را برای ترشح بر استخرهای قدیمی ترجیح می دهند.

دانشمندان می خواستند درباره این که سلولهای لوزالمعده چگونه می توانند بین استخرهای گرانول انسولین جوان یا قدیمی تمایز قایل شوند، اطلاعات بیشتری کسب کنند.

دکتر Melkam Kebede، رهبر این تحقیق و استادیار دانشگاه سیدنی گفت: درمان های فعلی وجود استخرها را مورد توجه قرار نمی دهند. سلولهای لوزالمعده مشخص می کنند که چه چیزی را باید ترشح کنند و چه چیزی را ترشح نکنند. درک مکانیسم و ​​اختلافات مولکولی بین استخرها، به طور قطع ما را به سمت اطلاعات جدید و معناداری سوق می دهد.

محققان در این مقاله درباره ی تکنیک ابداعی خود برای تمایز گرانولهای انسولین جوانتر از قدیمی تر توضیح دادند.

آنها یک پروتئین فلورسنت به نام Syncollin-dsRedE5TIMER را درون دانه ها یا گرانولهای انسولین تازه تولید شده قرار داده و از لیزر و آشکارساز برای دیدن این نشانگر استفاده کردند. در دانه های جوانتر، نشانگر نور فلورسنت سبز را ساتع می کند. با پیر شدن گرانول ها، نشانگر شروع به انتشار فلورسانس قرمز می کند. محققان حرکات و تغییرات دیگر در استخرهای گرانول انسولین را تحت نظر گرفته و مشاهده کردند، همانطور که پیش بینی می شد، هم سلولهای موش و هم سلول های انسانی ترجیحاً در پاسخ به گلوکز، استخرهای گرانول انسولین جوان تر را در جریان خون آزاد می کنند.

محققان سپس تصمیم گرفتند تا اطلاعات بیشتری در مورد چگونگی مرتب سازی گرانول انسولین در استخرها توسط سلولهای لوزالمعده و رها شدن آنها هنگام استرس متابولیک بدست آورند.

آنها در مقاله خود نوشتند: نگرانی ما این است که تحت استرس متابولیکی، سلولهای بتا بطور بالقوه توانایی تشخیص گرانولهای جوان (گرانول) را از گرانولهای قدیمی از دست بدهند.

این تیم سلولهای بتا را از موش جدا و سطح قند خون پایین و زیاد در دراز مدت و قند خون نرمال را شبیه سازی کرده و دریافتند که غلظتهای مختلف گلوکز، تعیین کننده ی اینست که کدامیک از استخرهای گرانول انسولین(جوان یا پیر) ترشح شوند.

آنها هنگامی که از یک مدل رایج موش برای دیابت نوع 2 موسوم به موش db / db استفاده کردند، نتایج مشابهی را مشاهده نمودند.

دکترKebede  ، گفت: این یافته ها مهم هستند، زیرا تمام داروهای مؤثر بر ترشح انسولین، فقط هر نوع گرانولی را که درون سلولهای بتا هستند، وادار به ترشح می کنند و در نهایت شکست می خورند.

نویسنده ی ارشد این مقاله دکتر Yau ، از دانشگاه سیدنی خاطر­نشان کرد که در سلولهای بتایی که عملکردی طبیعی دارند، گرانول های انسولین قدیمی تر به طور طبیعی تخریب می شوند، اما، در دیابت، درصد بیشتری از استخرهای گرانول انسولین ترشح می شوند و عدم تطابقی در نحوه آزاد شدن آنها وجود دارد.

توانایی تجسم گرانولهای انسولین با افزایش سن آنها و درک بهتر تاثیر سن آنها بر ترشح انسولین ممکن است منجر به کشف نشانگرهای زیستی جدیدی شود که نشان دهنده پیشرفت دیابت هستند و می توانند به ایجاد روشهای درمانی جدید برای دیابت نوع 2 کمک کنند.

دکتر Yau گفت: اگر ما بفهمیم چه چیزی گرانول ها را سازماندهی می کند و باعث می شود آنها به ترتیبی که گفته شد ترشح شوند، می توانیم راهی را برای هدف قرار دادن عواملی که باعث ترشح یا سرعت بخشیدن به ترشح آنها می شود، کشف کنیم.

منبع:

Yau, B., et al. (2020) A fluorescent timer reporter enables sorting of insulin secretory granules by age. Journal of Biological Chemistry. doi.org/10.1074/jbc.RA120.012432.

https://www.news-medical.net/news/20200707/Study-reveals-a-new-way-to-determine-the-age-of-insulin-storage-parcels.aspx