Вчені розкривають нові секрети виробництва інсуліну

Вчені JMU досліджували клітини, що виробляють інсулін у дрозофіл, виявивши, що їхня секреція залежить від кишкових гормонів, зменшується з віком і майже не впливає на пошукову поведінку, що дає нові уявлення про метаболізм людини.

Інсулін та його роль у метаболізмі

Інсулін – це ключовий гормон, який регулює метаболізм у багатьох живих організмах. Коли їжі достатньо, він сприяє засвоєнню та накопиченню енергії. У періоди голоду рівень інсуліну знижується, що змушує організм зберігати енергію або шукати альтернативні її джерела. Баланс у цій системі критично важливий для виживання, а його порушення може призвести до діабету та інших метаболічних розладів.

В організмі людини інсулін виробляється підшлунковою залозою, тоді як у плодової мушки Drosophila – спеціалізованими нервовими клітинами в мозку. Вони виділяють інсулін безпосередньо в гемолімфу – аналог крові у комах. Незважаючи на ці відмінності, інсулінова система дрозофіли дуже схожа на людську.

Опубліковано в журналі eLife

Вчені з Юліус-Максиміліанського університету Вюрцбурга (JMU) у Баварії, Німеччина, детальніше дослідили клітини, що виробляють інсулін у дрозофіл. Їхньою метою було з’ясувати, як ці клітини у мозку мушки взаємодіють з іншими нейронами, реагуючи на метаболічні потреби та внутрішні зміни в організмі.

Клітини, що виробляють інсулін у Drosophila

Зображення показує клітини, що виробляють інсулін (IPCs, фіолетовий колір) та другу групу нервових клітин (DH44-позитивні клітини, зелений колір), які разом регулюють ключові аспекти енергетичного балансу комах.

Результати дослідження опубліковані в науковому журналі eLife. Провідний автор – доктор Ян Аче, керівник групи Emmy Noether у Департаменті нейробіології та генетики JMU Biocentre.

Відстеження активності окремих клітин

Як клітини, що виробляють інсулін (IPCs), реагують на зміни в енергетичному балансі в живих комах? На цей момент існує мало даних. Щоб заповнити цю прогалину, команда Яна Аче використала метод, що дозволяє реєструвати активність окремих IPC у живих плодових мушках за різних умов. Було встановлено, що IPCs вивільняють інсулін, коли мушки споживають цукор разом із їжею – але не тоді, коли цукор вводять безпосередньо в гемолімфу.

«У людей цей феномен відомий як інкретиновий ефект», – пояснює Ян Аче. Це свідчить про те, що секреція інсуліну контролюється не просто рівнем цукру в крові, а складнішими механізмами, які включають кишкові гормони.

Також дослідники виявили, що активність IPC значно нижча у старіших мушок. Отже, можливо, процес засвоєння цукру у комах змінюється з віком, подібно до того, як це відбувається у людей.

Вплив на пошукову поведінку

Поведінка плодових мушок при пошуку їжі тісно пов’язана з коливаннями їхніх енергетичних запасів, що, своєю чергою, залежать від секреції інсуліну. Вчені з Вюрцбурга вирішили дізнатися більше про ці взаємозв’язки. Для цього вони стимулювали IPCs за допомогою оптогенетики, імітуючи природну реакцію організму після прийому їжі та підвищення рівня цукру. Результати показали, що клітини, що виробляють інсулін, відіграють лише незначну роль у регуляції пошукової поведінки порівняно з іншими нейронами.

Дослідження можуть бути корисними для медицини

«Наші експерименти допомогли детальніше розібратися в механізмах, що регулюють секрецію інсуліну у плодових мушок», – зазначає Ян Аче. Це відкриває можливості для подальших досліджень, які можуть дати нові уявлення про здоров’я людини та хвороби, такі як діабет. Хоча люди та плодові мушки значно відрізняються за зовнішнім виглядом, вони мають спільні риси у генетиці та метаболізмі, включаючи функції нервової системи та основні аспекти регуляції обміну речовин.