Группа ученых из Женевы, Швейцария, показала, что нарушение временных профилей липидов при диабете 2 типа делает мембрану эндокринных клеток поджелудочной железы более жесткой, что может изменить их функцию.

Как и у всех живых существ, на физиологические процессы человека влияют циркадные ритмы. Нарушение наших внутренних часов из-за все более несбалансированного образа жизни напрямую связано со взрывом случаев диабета 2 типа. По какому механизму? Команда из Женевского университета (UNIGE) и Университетской больницы Женевы (HUG) в Швейцарии приоткрывает завесу тайны: это нарушение нарушает метаболизм липидов в клетках, которые выделяют гормоны, регулирующие уровень глюкозы. Особенно страдают сфинголипиды и фосфолипиды, липиды, расположенные на клеточной мембране. Это изменение профилей липидов затем приводит к жесткости мембраны этих клеток. Эти результаты можно прочитать в журнале PLOS Biology ., предоставляют дополнительные доказательства важности циркадных ритмов при метаболических нарушениях.

Липиды выполняют различные клеточные функции. Являясь одним из основных компонентов клеточных мембран, они участвуют в сигнальных путях, посредством которых клетки общаются друг с другом и с окружающей средой. «Мы уже давно знаем, что нарушение циркадных часов было тесно связано с метаболическими заболеваниями, такими как диабет 2 типа, когда организм больше не может эффективно регулировать уровень сахара в крови», — объясняет Чарна Дибнер, профессор кафедры. хирургии и клеточной физиологии и метаболизма, а также в Центре диабета медицинского факультета UNIGE и HUG, который руководил этим исследованием. «Также установлено, что липиды играют значительную роль в нарушении обмена веществ. Но влияние циркадных ритмов на функции липидов оставалось неизвестным».

Сложная модель молекулярных часов человека in vitro

Vital Proteins, пептиды коллагена, без вкусовых добавок, 567 г (1,25 фунта)

Островки Лангерганса представляют собой скопления различных типов эндокринных клеток, расположенных в поджелудочной железе и ответственных за секрецию инсулина и глюкагона, гормонов, регулирующих уровень глюкозы в крови. Чтобы понять, как циркадные ритмы влияют на липиды, ученые проанализировали профили колебаний более 1000 липидов в островках человека у людей с диабетом 2 типа .и от здоровых людей. «Экспериментальный план, который мы использовали, особенно сложен», — объясняет Владимир Петренко, исследователь лаборатории Чарны Дибнер и первый автор этого исследования. «Когда мы изучаем мышцу, например, мы можем брать биопсию каждый час. Но когда речь идет о внутренних органах, таких как сердце, печень или поджелудочная железа, как в данном случае, это, конечно, невозможно. Поэтому нам пришлось разработать модель нарушенных молекулярных часов in vitro с островками поджелудочной железы человека».

В живом организме центральные часы в мозгу управляют работой периферических часов в клетках всех органов в соответствии с внешними раздражителями. Поэтому в лаборатории ученые искусственно заменили эти центральные часы, чтобы ресинхронизировать клетки. «Фактически в пробирке каждая клетка сохраняет свою ритмичность, но без общей координации. Однако наша работа направлена ​​именно на то, чтобы понять, каким образом формирующиеся в многоклеточной популяции ритмы, необходимые для функционирования эндокринной поджелудочной железы как целого, контролируют внутриклеточный липидный обмен», — добавляет Владимир Петренко.

Жесткость мембраны

Сравнение островков у людей с диабетом 2 типа и у здоровых людей показало, что липидный профиль колеблется в течение дня гораздо больше, чем считалось ранее. «И не только профили липидов островков у диабетиков и людей без диабета различаются, но и то, как они колеблются в течение дня».

Кроме того, ученые наблюдали особенно большое изменение временного профиля фосфолипидов и сфинголипидов, двух классов липидов, которые являются основными компонентами клеточной мембраны.

Недавние исследования показали связь между этими фосфо- и сфинголипидами и потерей способности вырабатывать инсулин, типичной для диабета 2 типа. Наше исследование идет в том же направлении: мы обнаружили, что островки с нарушенными часами имеют накопление фосфо- и сфинголипидов, которые делают мембрану жесткой. Это может повлиять на способность клетки обнаруживать сигналы окружающей среды и, следовательно, при необходимости выделять инсулин».

Чарна Дибнер, профессор кафедры хирургии и клеточной физиологии и обмена веществ

Более того, ученые смогли воспроизвести явления со здоровыми клетками поджелудочной железы, искусственно нарушив их циркадные часы. Исследования будут продолжаться, чтобы понять точную причину и механизм этого явления.

Содействие изменению образа жизни?

Эта работа впервые устанавливает прямую связь между нарушением циркадных часов и изменениями липидов, типичными для диабетиков. Эти основные исследовательские данные закладывают основу для исследований с участием пациентов. Исследовательская группа Чарны Дибнер в настоящее время проводит два прикладных исследования: первое, в сотрудничестве со специалистами по питанию в университетских больницах Женевы, изучает потенциальные преимущества прерывистого голодания с точки зрения персонализированной медицины, принимая во внимание точный циркадный профиль каждого из них. индивидуальный. Второй, в сотрудничестве с Маастрихтским университетом в Нидерландах, направлен на повторную синхронизацию пациентов с помощью солнечных ламп.