Mikrotuubulitel – rakulistel "kiirteel", mis toimetavad lasti rakumembraanile sekretsiooniks – on pankrease beetarakkudes üllatav roll. Glükoosiga stimuleeritud insuliini sekretsiooni hõlbustamise asemel nad piiravad seda, teatas Vanderbilti uurijate meeskond hiljuti ajakirjas Developmental Cell.
Leidud näitavad, et mikrotuubulid toimivad raku "reostaatina", mis kontrollivad täpselt insuliini sekretsiooni, ja viitavad sellele, et selle kontrolli rikkumine võib kaasa aidata beetarakkude düsfunktsioonile ja II tüüpi diabeedile. Insuliini sekretsiooni mikrotuubulite reguleerimine võib pakkuda uusi võimalusi diabeedi raviks.
Irina Kaverina, Ph. D., Xiadong Zhu, Ph. D., ja kolleegid hakkasid kasutama pankrease beetarakke mudelina mikrotuubulite funktsiooni uurimiseks – uurimaks, kuidas mikrotuubulid "liikuvad" veost, näiteks insuliinigraanuleid. raku sisemus perifeeriasse.
Oma esialgsetes uuringutes kasutasid teadlased ühendeid mikrotuubulite hävitamiseks, seejärel stimuleerisid pankrease saarekesi glükoosiga ja mõõtsid, kui palju insuliini eritus. Kuna kohaletoimetamise kiirteed puuduvad, eeldasid nad insuliini sekretsiooni vähenemist. Selle asemel täheldasid nad sekretsiooni tugevat suurenemist.
"See oli nii üllatav, et me ise ei uskunud seda," ütles Kaverina, raku- ja arengubioloogia dotsent.
Koos Guoqiang Gu, Ph. D., raku- ja arengubioloogia dotsendi ning teiste Vanderbilti laboritega näitasid uurijad mitme süsteemi ja tehnoloogia abil, et mikrotuubulid reguleerivad negatiivselt insuliini sekretsiooni beetarakkudes. Oluline on see, et Gu töörühm hävitas hiirtel mikrotuubulid ja näitas, et nii glükoosist stimuleeritud insuliini sekretsioon kui ka glükoosi kliirens verest suurenesid võrreldes tervete mikrotuubulitega hiirtega.
"Mis tahes testitud mudelis suurendas mikrotuubulite hävitamine insuliini sekretsiooni, " ütles Kaverina. "Kuidas võib juhtuda, et struktuurid, mis peaksid olema sisemised kiirteed, mis toimetavad asju membraanile, pärsivad tegelikult sekretsiooni?"
Superresolutsiooniga mikroskoopia tehnikaid rakendades avastasid uurijad, et beetarakkudes ei moodusta mikrotuubulid kiirteele sarnaseid jälgi. Selle asemel moodustavad nad keeruka võrgu.
"Insuliinigraanulid "kõnnivad" juhuslikult mööda mikrotuubulite võrku ja mikrotuubulid reguleerivad graanulite arvu raku perifeerias, et vältida liigset sekretsiooni," ütles Kaverina.
Glükoos, selgitas ta, destabiliseerib mikrotuubuleid just rakupinna sees, et vabastada mikrotuubulid kinni insuliinigraanulitest ja võimaldada sekretsiooni.
Mikrotuubuleid destabiliseerivad strateegiad – võib-olla sihipäraselt pankreasesse ravimite manustamine – võivad suurendada insuliini sekretsiooni diabeedi ravimise viisina, soovitasid teadlased.
Teadlased leidsid ka, et mikrotuubulite võrk oli diabeediga hiirte beetarakkudes tihedam kui kontrollhiirtel.
Leiud viitavad sellele, et vastusena suurenenud insuliinivajadusele diabeedi korral muutuvad mikrotuubulid tagasisidemehhanismina tihedamaks ja vähem dünaamilisemaks, mis lõpuks sulgeb beetarakkude funktsiooni, ütles Gu.
Uurijad uurivad nüüd, kuidas glükoos reguleerib mikrotuubulite dünaamikat. Samuti on nad huvitatud diabeedihaigete inimeste saarekeste uurimisest. Gu märkis, et sellised saarekesed on tavaliselt kaotanud võime insuliini eritada, ja ta pakkus välja, et insuliini sekretsiooni võib olla võimalik taastada mikrotuubulite dünaamikat manipuleerides.
Ta juhtis tähelepanu ka seosele mikrotuubulitele suunatud vähivastase ravi ja ravitud patsientide suurenenud diabeediriski vahel. Uued leiud viitavad sellele, et vähiravi, mis stabiliseerib mikrotuubuleid, võib vähendada insuliini sekretsiooni ja soodustada diabeeti.
Mikrotuubulite dünaamika reguleerimine beetarakkudes, võib-olla koos teiste insuliinistimulaatoritega, pakub uut teed diabeedi ravimiseks, ütlesid teadlased.
Teised Vanderbilti kaastöötajad olid Ruiying Hu, Marcela Brissova, Ph. D., Roland Stein, Ph. D. ja Alvin Powers, M. D. Uurimist toetasid riiklikud tervishoiuinstituudid (DK020593, GM078373, DK065949), Ameerika südameassotsiatsioon, veteranide osakond ja alaealiste diabeediuuringute sihtasutus.
