Исследователи из Медицинской школы Университета Техаса (Хьюстон, США) показали, что в патогенезе диабета второго типа задействован амилоидный белок. Этот белок образует скопления в клетках поджелудочной железы, подобные тем, которые формируются в мозге при болезни Альцгеймера, и со временем разрушает инсулин-продуцирующие клетки. Инъекция этих амилоидных структур в брюшную полость мышей привела к развитию симптомов диабета. Таким образом, диабет может иметь много общего с прионными заболеваниями, инфекционным агентом в которых является белок. Научная статья опубликована в журнале The Journal of Experimental Medicine.

Амилоидные белки  – это белки, способные образовывать очень устойчивые структуры благодаря специфичной укладке полипептидной цепи. В норме такие белки выполняют какую-то функцию, однако при увеличении концентрации могут начать менять конформацию, агрегировать и образовывать так называемые амилоидные фибриллы. Такой процесс происходит при некоторых заболеваниях, которые в общем случае называют амилоидозами. К примеру, амилоидные бляшки накапливаются в мозгу больных болезнями Альцгеймера, Паркинсона и Хантингтона, могут агрегаты накапливаться и в других органах.

Амилоидные фибриллы – изображение, полученное при помощи электронной микроскопии. Tycko and Wickner / Acc Chem Res 2013

Особыми случаями амилоидоза являются прионные болезни, в которых амилоидные белки в организме начинают агрегировать не сами по себе, а в результате заражения. Дело в том, что амилоидные белки обладают способностью «портить» белки своего типа, то есть заставлять нормально функционирующие белки агрегировать. Таким образом, амилоидные белки могут выступать в роли инфекционных агентов – в этих случаях их называют прионами. Для некоторых амилоидозов показано, что развитие болезни происходит вследствие заражения прионами. Сюда относятся, к примеру, болезнь каннибалов куру и коровье бешенство.

При диабете второго типа в клетках поджелудочной железы также образуются скопления амилоидного белка IAPP (islet amyloid polypeptide). Бляшки IAPP, вероятно, являются причиной гибели инсулин-продуцирующих β-клеток в составе поджелудочной железы. Это приводит к развитию инсулиновой недостаточности на определенной стадии заболевания.

Как правило, диабет второго типа развивается на фоне ожирения и малоподвижного образа жизни, однако молекулярный механизм его возникновения не совсем понятен. Ученые предположили, что в патогенезе диабета задействован белок IAPP, и именно его амилоидная трансформация может приводить к развитию симптомов болезни. В таком случае IAPP может служить инфекционным агентом, «переносящим» диабет.

Авторы работы проверили свою гипотезу на трансгенных мышах, продуцирующих человеческий IAPP  – модели развития диабета второго типа. К 12 месяцам жизни у этих мышей образуются бляшки в поджелудочной железе и развивается диабет. Ученые приготовили экстракт поджелудочной железы старых мышей и вкололи его в брюшную полость молодым мышам, у которых никаких симптомов болезни еще не было. В результате у молодых мышей в поджелудочной железе очень быстро сформировались скопления IAPP и поднялся уровень глюкозы в крови. Если из экстракта предварительно удаляли агрегаты IAPP при помощи антител, такого эффекта не наблюдалось.

Бляшки IAPP в поджелудочной железе больных мышей (вверху). Тиофлавин – амилоидный краситель. Abhisek Mukherjee et al / The Journal of Experimental Medicine 2017

Обработка экстрактом из больных мышей β-клеток поджелудочной железы здоровых людей также привела к образованию бляшек.

Чтобы подтвердить, что именно IAPP является причиной развития болезни, ученые сделали раствор амилоида, который ничего, кроме белка, не содержал, и повторили эксперимент, как на мышах, так и на человеческих клетках. Эффект был тот же самый – появление бляшек и симптомы диабета у молодых мышей. При этом в других органах, кроме поджелудочной железы, никаких патологических изменений не наблюдалось.

Повышение уровня глюкозы в крови у мышей, которым ввели IAPP (Tg/Tg) по сравнению с контрольными (Tg/WT и WT). Abhisek Mukherjee et al / The Journal of Experimental Medicine 2017

Таким образом, авторы работы показали, что попадание амилоидного белка в организм извне стало причиной развития болезни. Конечно, маловероятно, что диабетом можно заразиться обычными путями. Прионными болезнями вообще не так-то просто заразиться – например, чтобы заразиться куру, нужно было съесть мозг больного. Тем не менее, в литературе описаны случаи, когда развитие диабета происходило после переливания крови или пересадки органов. Возможно, в перечень заболеваний, на которые проверяют доноров, стоит включить еще и диабет.

Инсулин-продуцирующие клетки (красные) в составе островка Лангерганса поджелудочной железы мыши. Jakob Suckale / Wikimedia Commons

Ранее мы писали, как мышей вылечили от диабета путем инъекции в мозг фактора роста фибробластов.

Автор: Дарья Спасская