Отваряне на линиите за комуникация между учените изследователи и по-широката общност

система

  • SITN Facebook страница
  • SITN Twitter Feed
  • Страница на SITN Instagram
  • Лекции на SITN в YouTube
  • SITN Подкаст на SoundCloud
  • Абонирайте се за пощенския списък на SITN
  • RSS емисия на уебсайт на SITN

от Лара Роуч
фигури на Ребека Сенфт

На гръцки, макрофаг означава „голям ядец“ и точно това е тяхната работа. Подобно на растящ тийнейджър или спортист след голяма игра, макрофагите се активират имунни клетки, чийто основен фокус е да "ядат". Но вместо, да речем, плоча с тестени изделия, макрофагите приемат и усвояват патогенни микроби, нездравословни молекули и дори други клетки в тялото, когато се повредят. Макрофагите присъстват в цялото тяло, въоръжени и готови да осигурят защитата си, когато бъдат призовани. Наскоро изследователи от Калифорнийския университет в Сан Диего (UCSD) научиха повече за това как макрофагите се влияят от затлъстяването. Те откриха, че затлъстяването може да промени функцията на макрофагите в панкреаса, като предотвратява правилното функциониране на панкреаса и допринася за развитието на диабет тип 2.

Законът за балансирането на панкреаса и кръвната захар

Панкреасът, разположен в задната част на корема зад стомаха, е важен за правилното храносмилане и поддържането на баланса на нивата на захар в кръвта (Фигура 1). Специализирани клетки в панкреаса, т.нар бета клетки, са отговорни за понижаването на нивата на кръвната захар, като правят молекулата инсулин. Инсулинът е сигнал към други клетки в тялото, като мастните клетки, да поемат захар от кръвта, което води до по-ниски нива на кръвната захар. Инсулиновият сигнал се балансира от друга молекула, произведена в панкреаса, наречена глюкагон. Глюкагонът е сигнал за черния дроб да отделя захар в кръвта, което води до по-високи нива на кръвната захар. Този акт за балансиране на кръвната захар е важен, тъй като глюкозата е един от основните енергийни източници на тялото, така че нейното усвояване от кръвта подхранва здравата клетъчна функция. Ако кръвната захар стане или твърде висока, или твърде ниска, могат да възникнат множество здравословни проблеми, от бъбречна недостатъчност и увреждане на нервите до сърдечни заболявания и инсулт.

Фигура 1: Панкреасът е отговорен за контрола на нивата на захар в кръвта. Два важни типа клетки, алфа и бета клетки, изпращат сигнали за увеличаване или намаляване на кръвната захар. Алфа клетките произвеждат глюкагон, който сигнализира на черния дроб да повишава захарта в кръвта. Бета клетките произвеждат инсулин, за да знаят на телесните клетки, че трябва да поемат захар от кръвта, което води до намаляване на кръвната захар. Поддържането на баланс в нивата на кръвната захар е необходимо за здраво тяло и за избягване на медицински проблеми.

Едно от условията, които могат да имат сериозни отрицателни ефекти върху този процес на регулиране на глюкозата, е затлъстяването. По време на затлъстяването натрупването на излишни телесни мазнини от неправилно хранене и физическа активност натоварва много органи, включително панкреаса. С течение на времето бета клетките вече не произвеждат достатъчно инсулин, дори когато нивата на кръвната захар са високи. Без промяна в диетата или активността, високата кръвна захар води до развитие на диабет тип 2.

Проблемът с диабет тип 2

Понастоящем над 30 милиона възрастни в САЩ са диагностицирани с диабет тип 2, заболяване, характеризиращо се с неправилна чувствителност към инсулин и дисфункционално регулиране на кръвната захар. По-специално, хората с това заболяване са изложени на медицински усложнения като сърдечни и бъбречни заболявания, увреждане на нервите и инсулт. Основен рисков фактор за развитието на диабет тип 2 е затлъстяването. При индивидите, които не са със затлъстяване, кръвната захар обикновено е най-ниската вдясно, когато се събужда или преди да яде. Въпреки това, при сладка диета и липса на упражнения с течение на времето, нивата на кръвната захар могат да останат изключително високи дори след гладуване. Това причинява два основни проблема в панкреаса, а именно инсулинова резистентност и дисфункция на бета-клетките, които допринасят за развитието на диабет тип 2 (Фигура 2).

Фигура 2: Затлъстяването може да допринесе за инсулинова резистентност и диабет тип II. Повишените телесни мазнини и постоянно високата кръвна захар водят до повишено търсене на инсулин от панкреаса. Въпреки това инсулиновият сигнал е по-малко мощен, колкото повече се използва. С течение на времето телесните клетки реагират все по-малко на инсулина и кръвната захар остава висока. В същото време панкреасът се възпалява. Макрофагите стават активни, възпрепятстват правилното функциониране на бета клетките и приемат инсулина, който бета клетките се опитват да освободят, за да понижат кръвната захар.

Когато нивата на кръвната захар са постоянно високи с течение на времето, инсулиновият сигнал става по-малко мощен, тъй като се използва твърде често и клетките вече не използват или съхраняват захар в отговор на инсулиновия сигнал. Това явление е известно като инсулинова резистентност. В допълнение към тази резистентност бета-клетките в панкреаса започват да функционират неправилно, причинявайки дисфункция на бета-клетките. Например, при постоянно високи нива на кръвната захар, бета клетките могат да загубят способността си да усещат промени в количеството захар в кръвта, което от своя страна влияе върху тяхното производство на инсулин.

Има много процеси, които могат да доведат до дисфункция на бета клетките и като цяло понижени нива на инсулин, някои от които не са известни или напълно разбрани от изследователите. Например затлъстяването отдавна е свързано с развитието на диабет тип 2, но едва наскоро изследователите започнаха да разбират защо. Към края на 2018 г. учени от UCSD идентифицират специфични имунни клетки в панкреаса, макрофагите, които могат да осигурят липсваща връзка между затлъстяването и дисфункционалните бета-клетки, които допринасят за диабет тип 2.

Какво общо има имунната система?

Имунната система е като армията на тялото. Той отговаря за борбата с чужди нашественици като бактерии и вируси и изчистването на всичко друго, което не би трябвало да присъства в здраво тяло. Много различни клетки изграждат имунната система и, подобно на армията, всяка клетка има своя собствена роля.

Имунната система не само реагира на чужда атака, но също така е доказано, че се активира в отговор на хронични заболявания като автоимунни заболявания, сърдечни заболявания и рак. Всъщност диабет тип 1 е пример за автоимунно заболяване, при което имунната система погрешно насочва здравите клетки за унищожаване. За разлика от диабет тип 2, който се появява поради промени в усещането и реагирането на инсулин, диабетът тип 1 е хронично състояние, причинено от имунни клетки, които погрешно унищожават бета-клетките, оставяйки панкреаса неспособен да произвежда никакъв инсулин изобщо.

През последните години изследванията също така показват, че затлъстяването може да повлияе на имунната система. Известно е, че причинява затлъстяването възпаление - реакцията на имунната система, която увеличава притока на кръв, имунните клетки и молекулите на имунната комуникация в определена област на тялото. Възпалението е предназначено да бъде краткосрочен отговор, но когато стане хронично, може да причини повече вреда, отколкото полза.

Затлъстяването може да предизвика възпаление в телесните мазнини и панкреаса, наред с други органи. Но въздействието на това възпаление върху панкреатичните клетки не е добре разбрано. Изследователският екип от UCSD използва затлъстели мишки, за да тества връзката между имунната система и панкреаса по време на затлъстяване. Те показват, че затлъстяването води до увеличаване на броя на макрофагите, „големите изяждащи”, които вече се намират в панкреаса и влияят върху функцията на бета клетките.

В панкреаса по време на затлъстяването макрофагите започват да взаимодействат с бета клетки, тези изключително важни клетки, произвеждащи инсулин. Изследователите установили, че този директен контакт между клетките от макрофагите влошава функцията на бета-клетките. Те също така откриха, че макрофагите приемат или „изяждат“ инсулина, който бета-клетките произвеждат, допринасяйки за общите ниски нива на инсулин в мишката. Тези промени в нивата на инсулин могат да навредят на поддържането на нормални нива на кръвната захар с течение на времето и могат да допринесат за развитието на диабет.

И така, защо това има значение?

Неотдавнашните констатации за взаимодействията между имунната система и панкреаса са важни за отговорите на някои от преди неотговорените въпроси за това как се случва дисфункцията на бета-клетките и какви клетки и молекули участват. Разбирайки повече за това как нещата се объркват в панкреаса по време на затлъстяване и диабет, изследователите и клиницистите могат да работят за разработване на по-добри начини за превенция и лечение на пациенти с тези заболявания.

Лара Роуч е кандидат за трета година докторска степен по програмата за биологични и биомедицински науки в Харвардския университет

Ребека Сенфт е четвърта година по докторант по неврология в Харвардския университет, която изучава схемите и функцията на серотониновите неврони в мишката