Blodkaroppdagelse kan forhindre diabetes
Ny innsikt fra forskning om hvordan insulin kommer ut av blodet for å metabolisere glukose i celler, kan føre til nye behandlinger for insulinresistens, en tilstand som vanligvis går foran type 2-diabetes.
I et papir som ble publisert i De Journal of Clinical Investigation, forskere ved Vanderbilt University i Nashville, TN, rapporterer hvordan de brukte en ny mikroskopiteknikk sammen med matematiske modeller for direkte å måle og karakterisere bevegelsen av insulin når den krysset blodkarveggene inn i skjelettmuskulære celler i levende mus.
Resultatene deres antyder at mekanismen for insulintransport når den forlater de små blodkarene, eller kapillærene, i muskelvev er forskjellig fra den som ble foreslått i tidligere studier.
"Å definere hvordan insulin forlater kapillæren," forklarer forfatter David H. Wasserman, professor i molekylær fysiologi og biofysikk, "er viktig for å forstå og behandle insulinresistens."
Insulinresistens kan føre til type 2-diabetes
Insulinresistens utvikler seg når cellene som utgjør vevene i leveren, fett og muskler ikke reagerer effektivt på insulin, hormonet som hjelper dem til å omdanne glukose til energi. Bukspyttkjertelen kompenserer ved å lage mer insulin for å holde glukose på riktig nivå.
Men når tiden går, kan bukspyttkjertelcellene ikke holde tritt, glukosenivået stiger, og prediabetes og type 2-diabetes utvikler seg. Flertallet av personer med diabetes har type 2-diabetes.
Mer enn 30 millioner voksne i USA har diabetes, inkludert mer enn 7 millioner som ikke er diagnostisert. Ytterligere 84 millioner har prediabetes.
Det er ikke klart nøyaktig hva som forårsaker insulinresistens, men forskere antyder at det å være fysisk inaktiv og bære for mye vekt er viktige bidragsytere.
Forstå insulinets bevegelser
Prof. Wasserman og hans kolleger bemerker at "insulinets evne til å stimulere glukoseopptak" i muskelceller "avhenger av hastigheten som insulin kommer gjennom endoteliet", som er det tynne laget av vev som strekker blodårene og kontrollerer bevegelse av stoffer inn og ut av blodet.
De bemerker også at det er bevis for at nedsatt leveranse av insulin til muskelceller er et trekk ved "diettindusert insulinresistens."
Dermed er det viktig å karakterisere mekanismen som styrer bevegelsen av insulin gjennom endotelet for å forstå utviklingen av insulinresistens, mens de legger opp til målet med studien.
Insulin beveger seg med 'flytfasetransport'
Noen studier antyder at mekanismen for insulintransport er "mettbar" - det vil si at frekvensen synker med økende nivåer av insulin, og at den avhenger av tilstedeværelsen av insulinreseptorer på endotelcellene.
"I motsetning til det," bemerker forfatterne at deres funn "på en overbevisende måte viser at insulinbevegelse over endotel er umettelig og ikke krever insulinreseptoren."
Ved hjelp av teknikken de utviklet for å spore, avbilde og modellere bevegelsen av insulin når den kommer ut av kapillærene i levende mus, konkluderte de med at mekanismen fungerer ved "væskefasetransport".
Denne transportmåten "kan oppnås ved enten konvektiv insulinbevegelse" gjennom kryssene mellom celler i endotelet, eller "en ikke-spesifikk vesikulær prosess, eller en kombinasjon av begge," forklarer de.
Resultatene kan føre til nye behandlinger
Forskerne antyder at en av de viktigste årsakene til forskjellen mellom deres funn og tidligere studier er at de var i stand til å måle bevegelsen av insulin direkte over endotel i levende dyr, i motsetning til å bruke "kultiverte monolag" av endotelceller. .
Å forbedre vår forståelse på mobil- og molekylært nivå av hvordan insulin kommer ut av kapillærene, kan føre til nye måter å reversere insulinresistens på, inkludert medisiner basert på små molekyler som øker insulinavgivelsen og nye syntetiske versjoner av insulin som når muskelceller mer effektivt.
Prof. Wasserman er av den oppfatning at fluorescenssporing og mikroskopiteknikk som de har utviklet for bruk hos levende dyr også kan brukes til å studere hvordan medisiner og andre hormoner går ut av blodet for å komme inn i målvev.
“Muskelkapillærveggen er en formidabel barriere for insulins virkning på musklene. Det er det hastighetsbegrensende trinnet for muskelinsulinhandling og et potensielt reguleringssted. "
Prof. David H. Wasserman
