یک پروتئین حمل کننده در پانکراس از سلولهای بتا در برابر استرس ناشی از رژیم غذایی پرچرب محافظت می کند

 16سپتامبر 2020 - هر وقت غذا می خوریم، سطح گلوکز در خون ما بالا می رود. این باعث تحریک ماشین آلات لوزالمعده ی ما می شود و از طریق مکانیسم های پیچیده فیزیولوژیکی، مقادیر مناسبی انسولین تولید و ترشح می شود که سطح گلوکز خون ما را کنترل کرده و سبب می شود که ما سالم بمانیم. اما هنگامی که فردی در طولانی مدت به طور مکرر از غذاهای پرچرب استفاده می کند، لوزالمعده ی وی به طور مداوم و بیش از حد تحریک می شود و در نهایت سبب آسیب به لوزالمعده شده و عملکرد آن مختل می گردد. این وضعیت خطر ابتلا به دیابت نوع 2 را افزایش می دهد، مکانیسم های کنترل سطح گلوکز نا متعادل می شوند.

امروزه غذاهای پرچرب و ابتلا به دیابت نیز به امری عادی تبدیل شده اند و نیاز به طراحی استراتژی های درمانی جدید علیه دیابت به اوج خود رسیده است. اما یافتن یک روش درمانی موثر، به کشف مکانیسم های سلولی علیتی اساسی آن وابسته است. اکنون، گروهی از محققان ژاپنی، به سرپرستی دکترShoen Kume ، از موسسه فناوری توکیو (توکیو فناوری) ، یک مکانیسم اصلی را کشف کرده اند که عملکرد پانکراس توسط آن تنظیم می شود. یافته های آنها در مجله ی Diabetes،از انتشارات انجمن دیابت آمریکا منتشر شده است.

پانکراس حاوی "سلولهای بتا" است که انسولین اضافی را در پاسخ به گلوکز و اسید چرب اضافی در رژیم غذایی ترشح می کند. دوپامین یا "هورمون احساس خوب" که معمولاً به دلیل عملکرد آن در ایجاد احساس لذت معروف است، همان چیزی است که در هنگام تولید انسولین اضافی، سطح انسولین را کنترل می کند.

در پانکراس، پروتئینی به نامVMAT2 ، دوپامین را به کیسه هایی موسوم به "وزیکول" منتقل می کند تا از تخریب آن توسط مونوآمین اکسیداز (MAO) محافظت کند. سپس دوپامین ذخیره شده در وزیکول ها همراه با انسولین در فضای خارج از سلولهای بتا آزاد می شود و در آنجا به گیرنده ی خاص خود در غشای پلاسمایی سلولهای بتا متصل می شود و به عنوان یک ترمز برای ترشح انسولین عمل می کند. بنابراین، از طریق تعدیل دوپامین، VMAT2 نیز سطح انسولین پانکراس را تنظیم می کند.

در همین حال، تخریب دوپامین توسط MAO، سبب تولید نوعی ماده شیمیایی به نام "گونه های فعال اکسیژن " می شود که در صورت تولید بیش از حد، به سلولهای بتا آسیب می رساند.اما چگونه همه این نقاط به هم متصل می شوند؟

دکتر Kume، گفت: ما می خواستیم مکانیسم دقیقی که از طریق آن سیگنالینگVMAT2 و دوپامین عملکرد سلولهای بتا و هموستاز گلوکز را تنظیم می کنند، کشف بیابیم.

به همین منظور، دکتر Kume و تیم او یک مدل موش جهش یافته ی ژنتیکی به نام موش  "βVmat2KO"را تولید کردند، که سلولهای بتای آنها دچار کمبود پروتئین VMAT2 بودند.آنها سپس آزمایشاتی را انجام دادند که در آنها موشهای "βVmat2KO" و نوع وحشی را با یک رژیم غذایی معمولی و یک رژیم غذایی پرچرب تغذیه کردند و تغییرات بعدی در ساختار و عملکرد سلولهای بتا را در طول هفته های بعد کنترل نمودند. بلافاصله بعد از تغذیه، موشβVmat2KO ، همانطور که انتظار می رفت، افزایش ترشح انسولین را نشان داد. اما با تغذیه ی طولانی مدت با یک رژیم غذایی پرچرب، در آنها تحمل گلوکز و انسولین از بین رفت و سلولهای بتا دچار نارسایی شدند.

این محققان را بر آن داشت تا موارد زیر را استنباط کنند: رژیم غذایی با مقادیر بالای گلوکز و چربی باعث افزایش همزمان تولید انسولین و دوپامین می شود. اما وقتیVMAT2 ، در سلول بتا وجود نداشته باشد، دوپامین در معرض MAO قرار می گیرد و توسط آن تخریب می شود. با این حال، با افزایش میزان دوپامین، واکنش آن با MAO به سرعت باعث تولید گونه ی فعال اکسیژن از نوع پراکسید هیدروژن می شود. با گذشت زمان، این استرس اکسیداتیو مداوم منجر به نارسایی و از بین رفتن سلولهای بتا می شود. بنابراین، یک رژیم غذایی پرچرب نارسایی سلولهای بتا را تسریع می کند و می تواند باعث شود که موشهای βVmat2KO با پیر شدن به دیابت مبتلا شوند.

در این سناریو،VMAT2  از سلولهای بتا در برابر استرس اکسیداتیو، که توسط رژیم پرچرب در بیماران دیابتی ایجاد می گردد، محافظت می کند.

دکتر Shoen Kume، از انستیتوی فناوری توکیو، گفت: ما از کشف نقش دیگر پروتئین VMAT2، که پیش از این به واسطه نقش حیاتی آن در انتقال و ذخیره سازی دوپامین در سلولهای بتای پانکراس مشهور بود، هیجان زده شدیم. یافته های ما با تایید نقش مهم این پروتئین در پاسخ سلول به تغذیه ی اضافی مانند رژیم غذایی پرچرب، بر استفاده ازآنبه عنوان یک هدف مهم برای رویکردهای درمانی جدید علیه دیابت تاکید می کند.

منبع:

Sakano, D., et al. (2020) VMAT2 Safeguards Beta-Cells Against Dopamine Cytotoxicity Under High-Fat Diet Induced Stress. Diabetes. doi.org/10.2337/db20-0207.

https://www.news-medical.net/news/20200916/A-ferry-protein-in-the-pancreas-safeguards-beta-cells-from-high-fat-diet-induced-stress.aspx