Pētījumā identificēts proteīns Miro1, kas varētu būt nozīmīgs 2. tipa diabēta attīstībā, jo traucē organisma spēju reaģēt uz insulīnu. Atklājums var pavērt jaunu virzienu ārstēšanas metodēm, kuru mērķis būtu uzlabot cukura līmeņa kontroli asinīs.

Miro1 tika konstatēts lielākā daudzumā cilvēku ar 2. tipa diabētu skeleta muskuļos. Pirmsklīniskos eksperimentos proteīna izņemšana atjaunoja muskuļu reakciju uz insulīnu. Pētnieki arī atklāja, ka fiziskās aktivitātes cilvēkiem ar šo slimību samazina Miro1 līmeni, sniedzot papildu skaidrojumu tam, kāpēc vingrošana uzlabo jutību pret insulīnu. Rezultāti publicēti žurnālā Nature Communications.

Kā muskuļu proteīns ietekmē insulīna rezistenci

Miro1 jeb mitohondriju Rho GTPāze 1 atrodas mitohondriju ārējā membrānā. Mitohondriji ir šūnu struktūras, kas atbild par enerģijas ražošanu. Pētnieki uzskata, ka pārmērīgs Miro1 daudzums var traucēt muskuļu reakciju uz insulīnu, tādējādi apgrūtinot organisma spēju efektīvi regulēt cukura līmeni asinīs.

Lai pārbaudītu šo saistību, pētnieki pētīja Miro1 laboratorijas šūnās, pirmsklīniskos modeļos un cilvēkiem ar 2. tipa diabētu. Analizējot proteīnu dažādos līmeņos, zinātnieki varēja izpētīt tā ietekmi uz muskuļu darbību un izvērtēt, vai laboratorijā iegūtie rezultāti varētu būt nozīmīgi cilvēku slimības gadījumā.

Rezultāti parādīja, ka Miro1 uzkrāšanās pasliktina muskuļu reakciju uz insulīnu. Kad pētnieki proteīnu izņēma pirmsklīniskajos modeļos, jutība pret insulīnu atjaunojās. Tas sniedza pierādījumus, ka Miro1 tieši veicina šo procesu.

Fiziskās aktivitātes samazina ar diabētu saistītā proteīna līmeni

Pētījuma autori analizēja arī to, vai fiziskās aktivitātes var ietekmēt Miro1 daudzumu cilvēkiem ar diabētu. Randomizētā kontrolētā pētījumā piedalījās cilvēki ar aptaukošanos un 2. tipa diabētu. Viņi tika salīdzināti pēc tam, kad vienai grupai tika nozīmēti aerobās fiziskās aktivitātes, bet otra saņēma standarta medicīnisko aprūpi.

Cilvēkiem vingrošanas grupā Miro1 līmenis muskuļos samazinājās. Šīs pārmaiņas notika vienlaikus ar insulīna jutības uzlabošanos un lielāku muskuļu spēju ražot enerģiju.

Atklājumi liecina, ka Miro1 daudzuma samazināšana varētu būt viens no mehānismiem, ar kuru fiziskās aktivitātes palīdz organismam efektīvāk reaģēt uz insulīnu. Tie arī pieļauj iespēju, ka nākotnē terapija, kas vērsta pret šo proteīnu, varētu papildināt fiziskās aktivitātes sniegtos ieguvumus.

“Insulīna rezistence muskuļos ir 2. tipa diabēta pamatā, taču tās molekulārie cēloņi joprojām ir bijuši frustrējoši neskaidri. Šis daudzu gadu darba rezultāts identificē Miro1 kā būtisku daļu no atbildes,” sacīja pētījuma vecākais autors Džons P. Kirvans.

Kirvans norādīja, ka pētnieki izsekojuši Miro1 lomu no šūnām līdz pirmsklīniskajiem modeļiem un pacientiem. Šie dati parādīja, ka proteīna uzkrāšanās pasliktina muskuļu reakciju uz insulīnu, tā izņemšana modeļos šo reakciju atjauno, bet fiziskās aktivitātes cilvēkiem samazina proteīna uzkrāšanos.

“Nozares skatījumā tas ir jauns terapeitisks mērķis. Pacientiem tas padziļina izpratni par to, kāpēc fiziskās aktivitātes ir tik efektīvas, un paver ceļu ārstēšanas metodēm, kas kādu dienu varētu tās papildināt,” viņš sacīja.

Jauns virziens diabēta ārstēšanas izpētē

Kirvans nesen kļuva par OU Health Harold Hamm Diabetes Center izpilddirektoru Oklahomas Universitātē. Pētījumu viņš veica, strādājot LSU Pennington Biomedical Research Center, bet tagad starptautiski atzīto translācijas pētniecības programmu ir pārcēlis uz Oklahomas Universitāti.

Universitātē viņš ir arī diabēta programmu prorektora vietnieks un ieņem Chickasaw Nation apveltīto diabēta pētniecības katedru.

Pētījuma pirmā autore Elizabete Heinca ir doktorantūras studente, kura strādāja Pennington Biomedical Integrētās fizioloģijas un molekulārās medicīnas laboratorijā. Pētījuma līdzatbildīgais autors Kristofers Akselrods arī ir pārcēlies uz Harold Hamm Diabetes Center, kur kopā ar Kirvanu turpina šo pētījumu virzienu.

Pennington Biomedical pagaidu vecākā vicekanclere un izpilddirektore Dženifera Rūda uzsvēra, ka būtiski ir savienot laboratorijas atklājumus ar pētījumiem, kuros iesaistīti pacienti un plašākas iedzīvotāju grupas.

“Šis pētījums parāda Pennington Biomedical zinātnisko atklājumu plašumu — no pamatzinātnes, kas atklāj slimības bioloģiskos mehānismus, līdz klīniskiem un populācijā balstītiem pētījumiem, kas palīdz veidot sabiedrības veselības pieeju,” sacīja Rūda.

Viņa norādīja, ka Kirvana un viņa komandas darbs par Miro1 parāda integrētas pieejas vērtību, savienojot fundamentālus atklājumus par muskuļu darbību ar atziņām par insulīna rezistenci un fizisko aktivitāšu ieguvumiem cilvēkiem ar 2. tipa diabētu. Pēc Rūdas teiktā, šis darbs uzlabo izpratni par diabētu un palīdz veidot pamatu nākotnes profilakses un ārstēšanas metodēm.

Vai Miro1 var kļūt par jaunu zāļu mērķi?

Lai gan rezultāti ir daudzsološi, zinātniekiem vēl jānoskaidro, vai tieša iedarbība uz Miro1 cilvēkiem ar 2. tipa diabētu ļautu izstrādāt drošu un efektīvu ārstēšanu. Insulīna reakcijas atjaunošana tika demonstrēta pirmsklīniskajos modeļos, savukārt pētījumā ar cilvēkiem tika konstatēts, ka fiziskās aktivitātes samazina Miro1 līmeni līdztekus insulīna jutības uzlabošanai.

Kirvans plāno turpināt šo rezultātu izpēti Harold Hamm Diabetes Center. Viņa programma apvienos laboratorijas eksperimentus ar pētījumiem, kuros piedalās cilvēki, lai atklātu citus bioloģiskos mehānismus, kas veicina diabētu, un izpētītu jaunas slimības profilakses un ārstēšanas stratēģijas.

“2. tipa diabēts ir problēma Oklahomā un visā valstī. Galu galā mēs meklējam ārstēšanas iespējas, un ceram, ka šie jaunākie atklājumi varētu būt daļa no risinājuma,” sacīja Kirvans.

Pētījumu finansēja Nacionālais diabēta, gremošanas un nieru slimību institūts, Nacionālais novecošanas institūts, Nacionālais komplementārās un integratīvās veselības centrs, Nacionālais sirds, plaušu un asins institūts, kā arī Nacionālais vispārējo medicīnas zinātņu institūts.