Цукровий діабет - це захворювання, яке характеризується аномально високим рівнем глюкози в крові (гіперглікемія або те, що прийнято називати наявністю рівень цукру в крові). Основним регулятором рівня глюкози в крові (глікемія) є інсулін, гормон, що виділяється  клітинами підшлункова залоза коли вони виявляють підвищення зазначеного рівня (перехід від нормоглікемії до гіперглікемії). Після секреції інсулін досягає решти тканин організму (таких як скелетні м’язи, жирова тканина або печінка) і повідомляє їм про необхідність засвоєння глюкози. Це поглинання повертає рівень глюкози в крові до норми або нормоглікемії.

регулює

Модель інсулінорезистентності (Джерело: Wikimedia Commons)

Група доктора Каеля вивчає молекулярні механізми, які змінені при цукровому діабеті 2 типу, а особливо тих, що беруть участь в резистентності до інсуліну, в яких білок JNK відіграє дуже важливу роль.

JNK Це білок, який знаходиться всередині клітини і бере участь у численних процесах, переважно запальних. У цьому сенсі розширення жирової тканини, яке відбувається під час ожиріння, пов’язане з а хронічний запальний процес низька інтенсивність, при якій активність JNK надзвичайно висока. Це збільшення активності JNK є однією з молекулярних причин інсулінорезистентності. Отже, пригнічення активності JNK асоціюється з поліпшенням реакції на інсулін і представляє потенційну терапевтичну альтернативу при лікуванні діабету типу 2. У цьому контексті група доктора Каелеса продемонструвала, що TZD через PPARγ запобігають ожирінню. індукована активація JNK і, як наслідок, посилення реакції на інсулін. З цього дослідження було зроблено висновок, що антидіабетична дія TZD ґрунтується на цьому молекулярному механізмі.

Оскільки рецептор TZD, PPARγ, переважно експресується в жировій тканині, передбачалося, що TZD діють переважно на цю тканину. В одному з його останніх статей, Доктор Каелс вирішив вивчити, чи можуть TZD впливати безпосередньо на секрецію інсуліну клітин підшлункової залози, враховуючи, що їх рецептор, хоча і в меншій мірі, також експресується в цих клітинах. Для проведення цього дослідження він розробив a модель трансгенної миші що також є прикладом того, як активація одного білка в певному типі клітин може змінити гомеостаз цілого організму.

Глюкозозалежний механізм, за допомогою якого інсулін секретується в бета-клітини підшлункової залози (Джерело: Wikimedia Commons)

JNK потрібно активувати, щоб відігравати свою роль. Оскільки група хотіла зосередитись на вивченні ролі JNK в резистентності до інсуліну в бета-клітинах підшлункової залози, їй довелося спеціально активувати її в цих клітинах миші. Для цього вони обрали MKK7, білок, який активує JNK, і, зокрема, мутантна версія, MKK7D, чия сама присутність у клітині підтримує JNK постійно активною. Для того, щоб досягти того, що MKK7D експресувався лише в  клітинах підшлункової залози, у всіх клітинах організму був розроблений експресійний трансген з конститутивним промотором, який мав під своїм контролем послідовність гена MKK7D, якій передувала послідовність ген, що кодує зелений флуоресцентний білок (GFP, від Зелений Fлюоресцентний Pротеїн). Ген GFP фланкували дві сигнальні послідовності, що називаються LoxP. За цих умов експресується ген, що контактує з промотором: у цьому випадку ген GFP. Цю конструкцію вводили в ооцити миші і отримували трансгенних мишей.

Щоб MKK7D експресував себе і робив це лише в  клітинах підшлункової залози, цих мишей схрещували з іншими мишами, які також були генетично модифікованими, несучи трансген, кодований Кререкомбіназний білок, який здатний вирізати та вставляти сигнали LoxP (ті, що фланкують ген GFP). У цих мишей експресія гена рекомбінази Cre обмежена  клітинами, тому лише у них елімінується ген GFP і, одночасно, індукується експресія MKK7D. Нарешті, це виробляє постійну активацію JNK виключно в цих клітинах.

Дослідження цих мишей дозволило дійти висновку, що, хоча хронічна активація JNK не впливає на морфологію чи виживання клітин і не впливає на кількість інсуліну, який вони виробляють, воно робить негативно впливає на індуковану гіперглікемією секрецію інсуліну клітинами підшлункова залоза. Через це миші виявляють непереносимість глюкози (ситуація, коли глюкоза в крові залишається підвищеною довше, ніж зазвичай), що полегшується лікуванням TZD. На додаток до демонстрації ролі JNK у регуляції секреції інсуліну у відповідь на глюкозу, ця робота була новаторською, показавши, що ці ліки також діють на клітинному рівні  па nкреатичний.

Трансгенні миші, створені в цьому дослідженні, слугуватимуть продовженню вивчення молекулярних шляхів клітин підшлункової залози і представлятимуть робочий інструмент для вивчення діабету, захворювання, яким страждає 1 з 11 людей і що є відповідальний за смерть півтора мільйона людей на рік.