Фактор роста фибробластов 1 влияет на определенные типы клеток головного мозга и на сети, окружающие нейроны. Он восстанавливает нормальный уровень сахара в крови у животных с диабетом, - пишет eurekalert.org.
У грызунов с диабетом 2 типа однократная хирургическая инъекция белка, называемого фактором роста фибробластов 1, может восстановить нормальный уровень сахара в крови на несколько недель или месяцев. Тем не менее, как этот фактор роста действует в головном мозге, чтобы произвести эту долговременную пользу, было плохо изучено.
Уточнение того, как это происходит, может привести к более эффективному лечению диабета, которое задействует врожденный потенциал мозга для улучшения состояния.
«До недавнего времени способность мозга нормализовать повышенный уровень сахара в крови у животных с диабетом не была признана, - сказал доктор Майкл Шварц - профессор медицины Школы медицины Вашингтонского университета и содиректор Медицинского института диабета Университета штата Вашингтон. - Посредством исследования клеточных и молекулярных ответов, индуцированных в гипоталамусе пептидом мозга, называемым фактором роста фибробластов 1, последние результаты наших международных групп указывают путь к более полному пониманию того, как достигается этот эффект.
«Эти открытия, - сказал он, - однажды могут послужить основой для терапевтических стратегий для достижения стойкой ремиссии диабета, а не просто для ежедневного снижения уровня сахара в крови, как это делают современные методы лечения».
Диабет 2 типа поражает 10% населения США. Он тесно связан с ожирением и вызывает серьезные проблемы со здоровьем, включая сердечные заболевания, потерю зрения, почечную недостаточность, деменцию, трудноизлечимые инфекции и повреждение нервов. Это также увеличивает риск ампутации. Контроль уровня сахара в крови может предотвратить эти проблемы, но часто его бывает трудно достичь и это становится постоянной проблемой для многих пациентов.
В двух сопутствующих статьях в выпусках Nature Communications и Nature Metabolism от 7 сентября международные группы исследователей описывают сложную биологию реакции мозга на фактор роста фибробластов 1. Первая группа описывает устойчивые клеточные реакции, которые, по-видимому, защищают сигнальные пути мозга, что критически важно для контроля уровня сахара в крови.
Вторая группа, в состав которой входили те же исследователи, сделала открытия о структурах внеклеточного матрикса, называемых «перинейрональные сети», которые охватывают группы нейронов, участвующих в контроле уровня сахара в крови. Исследователи узнали, что фактор роста фибробластов 1 восстанавливает перинейрональные сети, поврежденные диабетом. Такой ответ необходим для стойкой ремиссии диабета.
Старшими авторами отчета Nature Communications были доктор Тунес Перс из Центра фундаментальных метаболических исследований Ново Нордиск при Копенгагенском университете в Дании и исследователь диабета и ожирения доктор Майкл Шварц из UW Medicine в Сиэтле. Ведущими авторами из своих лабораторий были доктор Мари Бентсен и доктор Дилан Рауш.
Международная группа ученых, которую они собрали, начала с детального изучения изменений экспрессии генов, вызванных лечением фактором роста фибробластов 1, в различных типах клеток мозга, расположенных в гипоталамусе. Эта небольшая область мозга регулирует многие функции организма, включая уровень сахара в крови, голод, прием пищи, а также использование и хранение энергии.
Ученые обнаружили, что глиальные клетки, которые не только обеспечивают структурную поддержку, но также помогают организовывать и регулировать активность нейросетей, реагируют более интенсивно, чем нейроны - клетки мозга, известные своей электрической передачей информации.
Исследователи также наблюдали усиление взаимодействия между астроцитами и подмножеством нейронов, которые производят связанный с агути белок. Астроциты - это многочисленные звездчатые глиальные клетки, которые питают нейроны и поддерживают их электрическую передачу. Нейроны Agrp являются важными компонентами сигнальной системы меланокортина - цепи мозга, которая имеет решающее значение для контроля питания, массы тела и уровня сахара в крови.
Известно, что чрезмерная активация нейронов Agrp ослабляет передачу сигналов меланокортина. Этот эффект был связан с развитием диабета у людей и грызунов. Исследователи отметили, что запрещение передачи сигналов меланкортина после инъекции фактора роста фибробластов 1 в мозг предотвращает стойкую ремиссию диабета.
Среди других типов клеток, которые устойчиво ответили на фактор роста фибробластов 1, есть танициты - удлиненные, чувствительные к питательным веществам глиальные клетки, обнаруженные только в гипоталамусе. Их вклад в нормализацию уровня глюкозы требует дополнительных исследований.
В статье, опубликованной в Nature Metabolism, рассматривались структуры, которые ученые назвали «ранее неизвестными участниками» в механизме способности фактора роста 1 фибробластов вызывать ремиссию диабета.
Это перинейрональные сети, которые охватывают регулирующие уровень сахара в крови нейроны в гипоталамусе, включая нейроны Agrp. Ведущим автором этой статьи является Ким Алонж - действующий преподаватель медицины в Медицинской школе UW. Главный автор - Майкл Шварц.
Перинейрональные сети способствуют стабильности нейросетей, охватывая нейроны и опоясывая связи между ними. Исследователи хотели узнать, связан ли диабет, ассоциированый с ожирением, со структурными изменениями в этих перинейрональных сетях и можно ли их лечить.
Исследовательская группа отметила, что в модели диабета Цукера у крыс с ожирением диабета 2 типа этих сеток мало в гипоталамусе по сравнению с крысами с нормальным уровнем сахара в крови, но в других частях мозга сетки нормальны.
Эта потеря периневрональных сетей была быстро устранена после однократной инъекции фактора роста фибробластов 1 в мозг. Способность фактора роста фибробластов 1 ослаблять диабет была нарушена удалением сеток путем ферментативного переваривания. Напротив, интактные перинейрональные сети не требуются для фактора роста фибробластов 1, чтобы влиять на потребление пищи.
Эти данные указывают на то, что периневрональные сети являются ключевыми мишенями для устойчивой ремиссии диабета, вызванной действием фактора роста фибробластов 1. Исследователи предполагают, что, возможно, эти сети помогают ограничивать активность нейронов Agrp и тем самым повышать передачу сигналов меланокортина.
Исследователи планируют продолжить попытки преодолеть разрыв
между клеточными (и внеклеточными) ответами на фактор роста
фибробластов 1 и нормализацией уровня сахара в крови. Они
надеются, что это может в конечном итоге раскрыть новые стратегии
достижения устойчивой ремиссии диабета у пациентов.
[Фото: eurekalert.org]
