Работна група за дијабетес мелитус - Институт за медицинска биохемија и молекуларна биологија

истражување
Работна група за дијабетес мелитус

Проф. Тиџ

Дијабетес мелитус е економски најважното метаболичко заболување во западните индустриски развиени земји, кое погодува повеќе од 5% од населението. Инсулин-зависен дијабетес мелитус (тип 1 или IDDM) се карактеризира со селективно уништување на бета-клетките што произведуваат инсулин во панкреасот, за што е потребна доживотна замена на хормонот. Дијабетес мелитус тип 2 (NIDDM или дијабетес кај возрасни) е предизвикан од интеракција на изразена инсулинска резистенција, што е поврзано со нарушувања на лачењето на бета клетките. Хронично покачените нивоа на гликоза во крвта доведуваат до долгорочно микро и макроваскуларно оштетување со текот на годините, што доведува до слепило, откажување на бубрезите, миокарден инфаркт и нарушувања на церебралната циркулација.
Главниот истражувачки фокус на институтот е на бета клетките на панкреасот. Бета-клетката на панкреасот има две извонредни својства што ја разликуваат од другите видови на ендокрини клетки:

Сигналот за активирање на секреција на инсулин се генерира во метаболизмот на бета клетката („спој на лачењето на метаболичкиот стимул“). Ова значи дека промените во средниот метаболизам влијаат на секреторната функција на клетката и доведуваат до нарушувања на секрецијата, забележани во дијабетес мелитус тип 2.
Бета-клетката е исклучително чувствителна на стресори (проинфламаторни цитокини, слободни радикали, високи нивоа на гликоза во крвта) што доведуваат до апоптотична и некротична клеточна смрт.

Во фокусот на истражување на бета-клетките, во преден план се следните аспекти:

да се испитаат ефектите на статусот на антиоксидативна одбрана врз активирањето на цитокинот на кинази кои реагираат на стрес (p38, ERK, JNK), како и врз сигналните елементи на ER стресот (функција Serca2, активирање CHOP, изразување на BiP chaperone),
Да се изразат антиоксидантни ензими и инхибитори на стрес-одговораниот фактор на транскрипција NF-κB во примарните островски клетки со помош на адено- и Лентивирусни вектори и да се карактеризираат заштитни ефекти под in vitro услови и по трансплантација на островчиња во моделот на стаорец,
да се испита дали невропротективните ефекти на еритропоетин може да се пренесат на бета клетките на панкреасот. За таа цел, се карактеризираат класични EPO сигнални патеки и клеточни линии кои произведуваат инсулин и изолирани примарни островчиња на панкреасот.

Партнер за соработка

Проф. N. Неруп, д-р. А. Карлсен, Центар за дијабетес Стено, Гентофте, Данска
Проф. Д. Еизирик, УЛБ, Брисел, Белгија
Проф. Т. Мандруп-Поулсен, истражувачки центар Хагедорн, Гентофте, Данска
Проф. Ц. Матје, Универзитет во Левен, Лувен, Белгија

Вонклеточните фактори на матрицата, вклучително и адхезивните протеини и колагенот, имаат различни ефекти врз диференцијацијата, пролиферацијата и функцијата на бета клетките. Elвездените клетки на панкреасот се способни да лачат матрични фактори, процес кој игра улога во патогенезата на хроничен панкреатит. Cellsвездените клетки се детектираат и во егзокриниот и во ендокриниот панкреас, иако функцијата на овој тип на клетка на островчињата Лангерханс е нејасна. Во соработка со работната група на ПД Др. Jaster (Клиника за гастроентерологија), која има меѓународно призната експертиза во областа на истражување на starвездени клетки, треба да ја испита интеракцијата на starвездените клетки со бета клетките во панкреасот.
Целта на студиите е да:

да ги карактеризираат ефектите на излачените фактори на матрицата од културите на starвездените клетки врз функцијата на бета клетките,
да се разјасни дали факторите на матрицата влијаат на чувствителноста на бета клетките на стресни фактори за дијабетес (цитокини, гликоза и липотоксичност),
да се карактеризира влијанието на матричните фактори врз пролиферацијата на бета клетките и диференцијацијата на бета клетките од каналните клетки.

да се влијае на автоимуниот процес со помош на регулаторни анти CD4 + и стимулативни анти CTLA-4 антитела и да се предизвика толеранција на автоагресивни Т-клетки,
испита потенцијалот на регенерација на бета клетките во услови на имуномодулација. За таа цел, пролиферацијата на клетките што произведуваат инсулин од дукталните прогениторни клетки треба да се испита во фазите на инфилтрација на островот Лангерханс.

Партнер за соработка

Проф. Х. Х. Хедрих, медицинско училиште во Хановер
Проф. А. Јернс, медицинско училиште во Хановер

4. Регулаторни принципи на глукокиназа во бета клетките на панкреасот

Како ензим за глукоза-фосфорилирање со афинитет на супстрат во опсегот на физиолошка милимоларна концентрација, глукокиназата е идеален сензор за глукоза за бета-клетките на панкреасот и црниот дроб кои произведуваат инсулин. Во концептот на спојката на метаболичкиот стимул-секрет, глукокиназата во бета клетките на панкреасот претставува елемент што го ограничува флуксот. Регулаторните принципи на глукокиназата претставуваат важна основа за разбирање на лачењето на инсулин предизвикана од глукоза и неправилно функционирање на бета клетките, кои патогенетски го нарушуваат лачењето од дијабетес мелитус тип 2. Молекуларните механизми на физиолошка регулација на глукокиназата зависна од исхраната во бета клетките на панкреасот се сложени на ниво на генот и ензимскиот протеин. Користејќи чувствителна квантитативна техника RT-PCR и анализи на Northern blot, беше можно да се покаже дека сигналот за транскрипциските модулации на генската експресија се генерира во метаболизмот на бета клетката. Две согледувања беа од клучна важност:

Глукокиназата е врзана за интрацелуларниот протеински фактор во бета клетките кои произведуваат инсулин и неговата специфична активност е модулирана од гликоза.
Во споредба со високо-афинативните хексокинази типови I - III, глукокиназата покажува зголемена чувствителност на оксидација на слободните странични групи на СХ, што доведува до формирање на сулфурни мостови поради конформациските промени и со тоа ставаат интрацелуларен статус на редокс како регулаторен принцип.

Во бета-клетката, ензимот фосфофруктокиназа тип 2 (PFK2) може да се идентификува како врзувачки партнер на глукокиназата. Тоа е бифункционален ензим кој регулира еден од најважните регулатори на гликолизата - фруктоза-2,6-бисфосфат - нагоре или надолу во зависност од активноста на киназата или фосфатазата. PFK2 е активирачки партнер за врзување на глукокиназата.После преголема експресија на ензимот во клеточните линии кои произведуваат инсулин, забележано е зголемување на вредноста на Vmax, додека афинитетот за гликоза останал непроменет. Интеракцијата на глукокиназата со PFK2 многу добро ги објаснува промените во кинетичките параметри кои се забележуваат под физиолошката регулација со гликоза. Истражувањата за глукокиназа се од голема клиничка важност, бидејќи супстанциите што ја активираат глукокиназата се идентификувани уште од 90-тите години на минатиот век. Овие активатори ја зголемуваат ензимската активност на глукокиназата и со тоа ја подобруваат секрецијата на инсулин во бета клетките на панкреасот.
Целта на студиите е да:

да се испитаат ефектите на активаторите на глукоза и ГК врз интрацелуларната одделение,
да ја карактеризираат интеракцијата помеѓу глукокиназата и PFK-2 во услови на гликоза и липотоксичност,
да се испита механизмот на интеракција помеѓу глукокиназата и PFK-2 со помош на протеини обележани со флуоресценција, кои овозможуваат да се извлечат заклучоци за конформациските промени на глукокиназата протеин.

Партнер за соработка

Проф. С. Лензен, медицинско училиште во Хановер
Проф. Л. Агиус, универзитет во castукасл, Newукасл, Велика Британија
Проф. А. Ланге, Универзитет во Минеаполис, Минеаполис, САД