Новое колесо для регулировки
Уровень сахара в крови человека строго регулируется и подчиняется сложным механизмам - предмету интенсивной исследовательской работы. Тюбингенские ученые открыли новый регуляторный механизм в клетках поджелудочной железы. В журнале Science от 6 ноября 1998 г. физиологи из рабочей группы во главе с проф. Дж. Питер Рупперсберг о новом понимании молекулярных основ секреции инсулина.
Уровень глюкозы у человека регулируется многими способами: если, например, он повышается после еды, инсулин высвобождается из бета-клеток поджелудочной железы. Уровень сахара снова быстро падает. Согласно современному уровню знаний, бета-клетки поглощают глюкозу и метаболизируют ее в аденозинтрифосфат (АТФ), источник энергии клетки. В клеточной мембране бета-клеток есть датчик клеточной концентрации АТФ: ионный канал, который позволяет ионам калия пересекать клеточную мембрану. Если концентрация клеточного АТФ увеличивается, АТФ больше связывается с этим ионным каналом и закрывает его поры. Приток калия снижается, клеточная мембрана электрически инвертируется. Через ряд отдельных шагов перезагрузка в конечном итоге приводит к высвобождению инсулина, хранящегося в бета-клетках.
Тюбингенские исследователи Томас Баукровиц, Уве Шульте и Бернд Факлер из Физиологического института Университета Эберхарда Карлса открыли новый регуляторный механизм. Соответственно отрицательно заряженные липиды клеточной мембраны, так называемые PIP2 (фосфатидилинозитол-4,5-бисфосфат) и PIP (фосфатидилинозитол-4-фосфат), регулируют АТФ-чувствительность ионного канала. Механизм позволяет бета-клеткам адаптировать чувствительность АТФ ионного канала и, таким образом, высвобождение инсулина к внешним условиям. Как сообщают ученые в журнале Science, им удалось продемонстрировать связывание внешних мессенджеров с рецепторами в клеточной мембране. Это изменяет концентрацию PIP2 и PIP.
АТФ-чувствительный ионный канал обнаружен не только в клетках поджелудочной железы, но и в клетках сердечной мышцы и в клетках головного мозга. В кризисных ситуациях, таких как сердечный приступ или инсульт, этот канал защищает клетку от гибели. Из-за недостатка кислорода эти стрессовые ситуации приводят к падению концентрации клеточного АТФ. Это открывает чувствительные к АТФ ионные каналы. Это, в свою очередь, предотвращает дальнейшую электрическую подзарядку, которая приводит к ненужному потреблению энергии. Таким образом, один и тот же ионный канал выполняет разные функции в разных клетках. Вот почему исследователи могут измерять очень разную чувствительность к АТФ в разных типах клеток - явление, которое до сих пор не было объяснено. Ученые из Тюбингена теперь дают убедительное объяснение этому факту: причиной могут быть различия в концентрациях PIP2 и PIP в клеточных мембранах.