Ученые из университета Джона Хопкинса сообщили об обнаружении причинно-следственной связи между хроническим повышенным уровнем сахара в крови и разрушением митохондрии — клеточной энергостанции, в которой генерируется метаболическая энергия.
Открытие, опубликованное в издании Proceedings of the National Academy of Sciences, проливает свет на ранее неизученную связь и может в итоге привести к новым методам лечения и профилактики диабета.
«Сахар сам по себе не токсичен, а потому не было понятно, по какой причине высокий уровень сахара в крови может так сильно влиять на организм», сообщил доктор Джеральд Харт. „Ответ, кажется, заключается в том, что высокий сахар нарушает активность молекулы, вовлеченной в многочисленные процессы в пределах клетки“.
Прежние эксперименты, проведенные другими научными группами, показали, что высокий сахар в крови пациента с невылеченным диабетом изменяет активность митохондрии, которая перерабатывает питательные вещества в полезную энергию для клеток. Чтобы выяснить, почему так, постдок Парта Банерджи сравнил ферменты в митохондрии из сердец крыс с диабетом с ферментами митохондрий крыс со здоровым сердцем. Ученый искал различия в уровнях двух ферментов, которые добавляют белкам и удаляют из них молекулу под названием O-GlcNAc. Исследовательская группа Харта в течение 30 лет изучает использование клетками O-GlcNAc, чтобы установить, как происходит обработка питательных веществ и энергии.
Банерджи выяснил, что уровни фермента O-GlcNAc трансферазы, который добавляет O-GlcNAc в белки, выше в митохондрии крыс с диабетом, в то время как уровни ферментов, удаляющих O-GlcNAc, ниже.
«Мы ожидали увидеть разницу в уровнях ферментов, но не думали, что она будет настолько большой», заявил Банерджи. Он и его коллеги сообщили, что обнаружили также, что дислокация одного из ферментов в митохондрии у мышей с диабетом отличается. Выработка энергии требует запутанного взаимодействия между комплексами ферментов в мембранах митохондрий, каждый из которых играет свою роль. O-GlcNAc трансфераза обычно содержится в одном из таких комплексов, однако у мышей с диабетом большая его часть перемещается внутрь митохондрии, заметил Банерджи.
В итоге изменения связанной с O-GlcNAc активности приводят к сокращению эффективности процесса выработки энергии, и митохондрия начинает вырабатывать больше тепла и вредных молекул в качестве побочного продукта процесса. Печень запускает антиоксидантный процесс для нейтрализации свободных радикалов, который включает увеличение выработки глюкозы с последующим ростом уровня сахара в крови.
Эффективным путем профилактики и лечения диабета может стать создание препарата, нормализующего активность ферментов O-GlcNAc.
