Группа ученых из Института Ван Анделя и Института иммунобиологии и эпигенетики Макса Планка определила два различных подтипа бета-клеток, продуцирующих инсулин, или ß-клеток, каждая из которых обладает важными характеристиками, которые можно использовать для лучшего понимания и лечения типов 1 и 2 диабета.
В-клетки являются важными хранителями метаболического баланса организма. Это единственные клетки, способные вырабатывать инсулин, который регулирует уровень сахара в крови, направляя диетический сахар для немедленного использования или хранения.
При диабете 1 типа β-клетки атакуются собственной иммунной системой организма, что делает их неспособными вырабатывать инсулин.
Диабет 2 типа возникает из-за резистентности к инсулину; возникающий в результате избыток сахара в крови из-за диеты человека заставляет ß-клетки в поджелудочной железе работать сверхурочно. В конце концов, ß-клетки больше не могут идти в ногу, и концентрация сахара в крови может подняться до опасно высокого уровня.
Оба заболевания лечат усилением действия инсулина, либо путем предоставления самого инсулина, либо путем увеличения его активности и выделения в кровь. Некоторые люди с диабетом 1 типа могут выбрать трансплантацию ß-клеток, экспериментальную процедуру, при которой в поджелудочную железу имплантируют функционирующие клетки донора.
Новые результаты, опубликованные в журнале Cell Metabolism, предполагают несколько потенциальных путей, которые могут помочь в лечении диабета в будущем, например, корректировка соотношения подтипов ß-клеток в трансплантатах для обеспечения оптимальной функции.
«Все клетки каким-то образом различаются, но эти два подтипа ß-клеток дискретно и последовательно отличаются друг от друга. Это указывает на то, что они выполняют две разные, но необходимые функции в качестве производителей инсулина. Эндрю Посписилик, доктор философии, профессор Института Ван Анделя и старший автор исследования. «Мы также видим различия в соотношении одного подтипа к другому при диабете. Понимание этих двух типов клеток и их связи друг с другом дает нам более четкое представление о диабете и открывает новые возможности для лечения».
Ученые давно признали различия между ß-клетками, но это исследование является первым, в котором четко определены конкретные подтипы клеток. Результаты были выявлены как на моделях мышей, так и в образцах ß-клеток человека.
Два типа, описанные авторами исследования как β HI и β LO , различаются по специфическим функциям, размеру, форме и эпигеномным особенностям, среди других характеристик. Они также демонстрируют контрастные узоры поверхностных маркеров, которые помогают клеткам отправлять и получать химические сообщения. β- HI- клетки, по-видимому, более распространены при диабете 2 типа.
Важно отметить, что подтипы можно разделить по наличию или отсутствию белка, называемого CD24, который действует как маркер, позволяющий нацеливаться на один тип, а не на другой. Это различие может помочь в разработке более точных стратегий лечения диабета и предлагает важный инструмент, который позволяет исследователям диабета лучше и глубже изучать каждый тип клеток.
Полученные данные также меняют представление о том, как β-клетки развиваются в раннем возрасте. В-клетки являются одними из самых долгоживущих клеток в организме, их продолжительность жизни составляет от 30 до 40 лет. Как и все клетки, самые ранние ß-клетки происходят из стволовых клеток, которые представляют собой чистые листы, которые дифференцируются во многие типы клеток, из которых состоит тело. Этот процесс в значительной степени управляется специализированными белками, называемыми факторами транскрипции, которые включают и выключают гены.
Однако исследование предполагает, что ß-клетки могут быть исключением. Исследователи определили эпигенетическую дозировку, а не факторы транскрипции, как движущую силу решения β-клеток стать β HI или β LO . Впервые было показано, что эпигенетическая доза изменяет соотношение родственных типов клеток.
Как и факторы транскрипции, эпигенетические метки сообщают генам, когда им быть активными, а когда молчать. Эпигенетическая дозировка относится к количеству этих меток. В ß-клетках команда ранее идентифицировала эпигенетическую метку под названием H3K27me3 в качестве ключевого фактора дифференцировки. В этом новом исследовании они обнаружили, что дозировка одного и того же знака контролирует значения β HI по сравнению с β LO и, как результат, предлагает новую цель для потенциальных новых методов лечения диабета .
«Прелесть этого механизма заключается в его новизне — он управляется исключительно эпигенетикой без помощи факторов транскрипции », — сказал Посписилик. «Ключ здесь в том, что эпигенетические изменения можно обратить вспять, что открывает целый ряд вопросов, связанных с лечением».
