Die Entdeckung von Blutgefäßen kann Diabetes verhindern
Neue Erkenntnisse aus der Forschung darüber, wie Insulin aus dem Blutkreislauf austritt, um Glukose in Zellen zu metabolisieren, könnten zu neuen Behandlungen für die Insulinresistenz führen, eine Erkrankung, die normalerweise dem Typ-2-Diabetes vorausgeht.
In einem Artikel, der in veröffentlicht wurde Das Journal of Clinical InvestigationWissenschaftler der Vanderbilt University in Nashville, TN, berichten, wie sie neben mathematischen Modellen eine neue Mikroskopietechnik verwendeten, um die Bewegung von Insulin beim Durchqueren von Blutgefäßwänden in Skelettmuskelzellen lebender Mäuse direkt zu messen und zu charakterisieren.
Ihre Ergebnisse legen nahe, dass der Mechanismus des Insulintransports, wenn er die winzigen Blutgefäße oder Kapillaren im Muskelgewebe verlässt, sich von dem unterscheidet, der in früheren Studien vorgeschlagen wurde.
"Die Definition, wie Insulin die Kapillare verlässt", erklärt der leitende Studienautor David H. Wasserman, Professor für Molekularphysiologie und Biophysik, "ist für das Verständnis und die Behandlung der Insulinresistenz von entscheidender Bedeutung."
Insulinresistenz kann zu Typ-2-Diabetes führen
Insulinresistenz entsteht, wenn die Zellen, aus denen das Gewebe von Leber, Fett und Muskeln besteht, nicht effektiv auf Insulin reagieren, das Hormon, das ihnen hilft, Glukose in Energie umzuwandeln. Die Bauchspeicheldrüse gleicht dies aus, indem sie mehr Insulin produziert, um die Glukose auf dem richtigen Niveau zu halten.
Aber im Laufe der Zeit können Pankreaszellen nicht mithalten, der Glukosespiegel steigt und Prädiabetes und Typ-2-Diabetes entwickeln sich. Die Mehrheit der Menschen mit Diabetes leidet an Typ-2-Diabetes.
Mehr als 30 Millionen Erwachsene in den USA leiden an Diabetes, darunter mehr als 7 Millionen, die nicht diagnostiziert wurden. Weitere 84 Millionen leiden an Prädiabetes.
Es ist nicht klar, was genau Insulinresistenz verursacht, aber Wissenschaftler schlagen vor, dass körperliche Inaktivität und zu viel Gewicht die Hauptursachen sind.
Insulins Bewegungen verstehen
Prof. Wasserman und seine Kollegen stellen fest, dass die „Fähigkeit von Insulin, die Glukoseaufnahme zu stimulieren“ in Muskelzellen „von der Geschwindigkeit abhängt, mit der Insulin durch das Endothel gelangt“, die dünne Gewebeschicht, die die Blutgefäße auskleidet und die Bewegung steuert von Substanzen in und aus dem Blutkreislauf.
Sie stellen auch fest, dass es Hinweise darauf gibt, dass eine Beeinträchtigung der Insulinabgabe an Muskelzellen ein Merkmal der „ernährungsbedingten Insulinresistenz“ ist.
Die Charakterisierung des Mechanismus, der die Bewegung von Insulin durch das Endothel steuert, sei daher "entscheidend für das Verständnis des Fortschreitens der Insulinresistenz", argumentieren sie, als sie das Ziel ihrer Studie darlegten.
Insulin bewegt sich durch „Flüssigphasentransport“
Einige Studien legen nahe, dass der Mechanismus des Insulintransports „sättigbar“ ist - das heißt, dass die Rate mit zunehmendem Insulinspiegel abnimmt und dass dies vom Vorhandensein von Insulinrezeptoren auf den Zellen des Endothels abhängt.
"Im Gegensatz dazu stellen die Autoren der Studie fest, dass ihre Ergebnisse" überzeugend zeigen, dass die Insulinbewegung über das Endothel nicht gesättigt ist und keinen Insulinrezeptor benötigt. "
Mithilfe der Technik, die sie entwickelt haben, um die Bewegung von Insulin beim Austritt aus den Kapillaren in lebenden Mäusen zu verfolgen, abzubilden und zu modellieren, gelangten sie zu dem Schluss, dass der Mechanismus durch „Flüssigphasentransport“ funktioniert.
Diese Art des Transports "kann entweder durch konvektive Bewegung von Insulin" durch die Verbindungsstellen zwischen Zellen im Endothel oder "durch einen unspezifischen vesikulären Prozess oder eine Kombination aus beiden" erreicht werden, erklären sie.
Die Ergebnisse könnten zu neuen Behandlungen führen
Die Wissenschaftler schlagen vor, dass einer der Hauptgründe für den Unterschied zwischen ihren Ergebnissen und denen früherer Studien darin besteht, dass sie die Bewegung von Insulin über das Endothel bei lebenden Tieren direkt messen konnten, anstatt „kultivierte Monoschichten“ von Endothelzellen zu verwenden .
Ein besseres Verständnis auf zellulärer und molekularer Ebene darüber, wie Insulin aus den Kapillaren austritt, könnte zu neuen Wegen führen, die Insulinresistenz umzukehren, einschließlich Medikamenten, die auf kleinen Molekülen basieren, die die Insulinabgabe fördern, und neuen synthetischen Versionen von Insulin, die Muskelzellen effektiver erreichen.
Prof. Wasserman ist der Meinung, dass die Fluoreszenzverfolgungs- und Mikroskopietechnik, die sie für die Verwendung bei lebenden Tieren entwickelt haben, auch verwendet werden könnte, um zu untersuchen, wie Medikamente und andere Hormone aus dem Blutkreislauf austreten, um in Zielgewebe einzudringen.
"Die Muskelkapillarwand ist eine gewaltige Barriere für die Wirkung von Insulin auf die Muskeln. Dies ist der geschwindigkeitsbestimmende Schritt für die Muskelinsulinwirkung und ein potenzieller Regulationsort. “
Prof. David H. Wasserman
