Enzym ważny dla cukrzyków zidentyfikowany

Choć określenie „epidemia” powinno odnosić się wyłącznie do chorób zakaźnych, od kilku lat przylgnęło ono do cukrzycy. Nie wywołują jej żadne drobnoustroje, za to liczba chorych od połowy XX w. podwaja się co dwadzieścia lat – dziś według WHO jest ich ponad 400 mln. To efekt starzenia się społeczeństw oraz niezdrowego stylu życia, który sprzyja narastaniu otyłości, co wywołuje zmiany metaboliczne związane z gromadzeniem cukru i zaburzeniami wydzielania insuliny.

Każdy niezależnie od wieku może paść ofiarą tej choroby. Cukrzyca typu 1 ujawnia się bowiem najczęściej w dzieciństwie lub młodym wieku, ponieważ komórki produkujące insulinę w trzustce są uszkodzone i pracują nieprawidłowo. Na cukrzycę typu 2 cierpią zwykle osoby dorosłe, przeważnie otyłe (choć nie jest to warunek konieczny) – ich tkanki stają się niewrażliwe na insulinę.

Lipidy FAHFA wchodzą do gry

W przypadku tego ostatniego problemu najistotniejsza jest klasa lipidów o skrótowej nazwie FAHFA (Fatty Acid esters of Hydroxy FAs, co można przetłumaczyć jako estry kwasów tłuszczowych z hydroksykwasami tłuszczowymi). Odkryto je w 2014 r. w laboratorium dr Barbary B. Kahn z Beth Israel Deaconess Medical Center (a także w Harvard Medical School w Bostonie), we współpracy z dr Alanem Saghatelian, obecnie profesorem w Salk Institute w Kalifornii.

Najpierw okazało się, że FAHFA zmniejszają prozapalną odpowiedź immunologiczną, a to chroni gryzonie przed ryzykiem cukrzycy typu 1 oraz poprawiają kontrolę poziomu cukru we krwi u myszy z już rozwiniętą cukrzycą. Badania, które przeprowadzono wśród ludzi, wykazały z kolei, że lipidy te chronią komórki beta wysp trzustkowych przed atakiem komórek odpornościowych, co jest istotne w przypadku transplantacji trzustki, niekiedy koniecznej w przypadku cukrzycy typu 1. Okazało się także, że ich poziomy są niższe w surowicy i tkance tłuszczowej u osób zagrożonych cukrzycą typu 2. Kłopot polegał na tym, że do tej pory nie było wiadomo, jak te tłuszcze powstają w tkankach ssaków.

Teraz naukowcy z laboratorium Barbary Kahn dokonali przełomu. Poinformowali w „Nature”, że funkcję tę należy przypisać enzymowi o nazwie lipaza trójglicerydów tłuszczowych (ATGL). Eksperymenty przeprowadzone zarówno na myszach, jak i w komórkach ludzkich dowiodły, że to właśnie on jest kluczowy w procesie tworzeniu się FAHFA.

Zastrzyki z insuliny odchodzą do lamusa

W jaki sposób odkrycie to może utorować drogę do opracowania nowych strategii terapeutycznych? Aby odpowiedzieć, trzeba zrozumieć, w jaki sposób przed nadmiernym przyrostem poziomu cukru chroni nas insulina.

To hormon wydzielany przez wspomniane komórki beta wysp trzustkowych. Jest jakby kluczem otwierającym przyswajanym z pożywienia cząsteczkom glukozy drzwi do wnętrza komórek, gdzie może zostać spożytkowana w celach energetycznych. U chorych na cukrzycę ten mechanizm niestety zawodzi. Problem pojawia się również u ludzi jeszcze zdrowych, ale otyłych. U nich potrzeba bowiem większej ilości insuliny do spalenia glukozy. Trzustka stara się nadążyć z podażą, ale w końcu nie daje rady i niczym wyczerpany nadmiernym wysiłkiem biegacz pada z wyczerpania. A wtedy dalsza produkcja hormonu gwałtownie wygasa, dając początek pełnoobjawowej cukrzycy.

Za sprawą ewolucji są jednak trzy rodzaje komórek – erytrocyty, neurony oraz śródbłonka naczyń krwionośnych – które nie potrzebują insuliny do wchłonięcia glukozy. Dlatego gdy jest jej we krwi za dużo, bo szwankuje trzustka, swobodnie się do nich przedostaje i wywołuje poważne szkody: komórki śródbłonka degenerują się i obumierają. A to prowadzi do zakrzepów i miażdżycy, a w konsekwencji zwiększa się ryzyko zawałów serca, niewydolności nerek, uszkodzenia nerwów i siatkówki oka.

Obserwacje izraelskich naukowców wskazują, że osoby otyłe i oporne na insulinę mają niższy poziom enzymu ATGL w tkance tłuszczowej w porównaniu z osobami szczupłymi lub wrażliwymi na insulinę. A deficyt ATGL może przyczyniać się do zmniejszenia ilości FAHFA i stąd ryzyko rozwoju lub większe nasilenie cukrzycy typu 2.

Dr Barbara Kahn ma nadzieję, że nowe odkrycia mogą poprawić u nich kontrolę stężenia glukozy we krwi. A także pomóc tym, którzy przyjmują leki obniżające poziom cukru. Podanie im enzymu może być bowiem dużo wygodniejsze niż aplikowanie insuliny. Po pierwsze, dawkowanie tego hormonu musi być dziś bardzo skrupulatnie przestrzegane, by nie doprowadzić do hipoglikemii, czyli groźnego spadku poziomu cukru. Po drugie jego przyjmowanie oznacza przyrost masy ciała, więc wielu chorych nie chce rozpocząć insulinoterapii w obawie przed tyciem.

Prace zespołu – tym razem pod kierunkiem doktorantów Rucha Patel i Anny Santoro – są kontynuowane, by sprawdzić, czy istnieją jeszcze inne enzymy pomagające w biosyntezie lipidów FAHFA.