Cukrzyca typu 2, na którą cierpi około 90 proc. diabetyków, zajmuje czołowe miejsce na liście chorób cywilizacyjnych Światowej Organizacji Zdrowia (WHO). U jej podłoża leży nadwaga i otyłość, szczególnie brzuszna, oraz związane z nimi zaburzenia metaboliczne.

W przypadku cukrzycy ilość insuliny produkowanej przez trzustkę, regulującej szybkość zużywania cukru przez tkanki, jest niewystarczająca w stosunku do zapotrzebowania organizmu. Dzieje się tak, bowiem komórki nabrały cech insulinooporności i stały się mało wrażliwe na działanie tego hormonu.

Jak mówi kierownik projektu dr hab. Aneta Balcerczyk z Wydziału Biologii i Ochrony Środowiska Uniwersytetu Łódzkiego, badania z ostatnich lat nad etiologią cukrzycy typu 2 wskazują, iż dużą rolę w tej chorobie może odgrywać pamięć metaboliczna.

"Jest to utrzymywanie się niekorzystnych skutków dysfunkcji metabolicznych, tj. wytwarzanie i gromadzenie potencjalnie szkodliwych substancji, nawet po osiągnięciu kluczowych parametrów metabolicznych do akceptowalnego poziomu" - wyjaśnia badaczka.

Podwyższony poziom glukozy we krwi może prowadzić do wielu patologii, m.in. do glikacji białek - AGEs (Advanced Glycation End Products). Tak zmodyfikowane białka nierzadko przestają pełnić swoje fizjologiczne funkcje. Jednocześnie ich zwiększony poziom sprzyja nasileniu intensywności reakcji utleniania, generowaniu wolnych rodników, prowadząc do zaburzenia równowagi oksydacyjno-antyoksydacyjnej komórki.

Według badaczki w przypadku układu krążenia w konsekwencji może dochodzić do aktywacji komórek śródbłonka, objawiającej się m.in. wydzielaniem mediatorów stanu zapalnego, przyleganiem leukocytów do ścian naczyń. Długotrwała aktywacja komórek wyściełających naczynia krwionośne leży u postaw wielu chorób układu naczyniowo-sercowego, m.in. miażdżycy czy nadciśnienia.

"Uważa się, że w cukrzycy zjawisko pamięci metabolicznej ma związek z powstawaniem powikłań mikronaczyniowych, prowadzących do rozwinięcia się retinopatii cukrzycowej, nefropatii czy neuropatii, nawet po osiągnięciu wystarczającej kontroli glikemii" - podkreśla dr hab. Aneta Balcerczyk.

Poza naczyniowymi powikłaniami u chorych na cukrzycę, z metabolicznego punktu widzenia istotnym problemem jest cukrzycowa kwasica ketonowa (DKA), objawiająca się niebezpiecznie wysokim poziomem ciał ketonowych, które powstają w wyniku metabolizmu tłuszczów.

W przypadku chorych na cukrzycę przy słabej kontroli glikemii stężenie ciał ketonowych wzrasta, by zrekompensować brak wykorzystania glukozy przez komórki. W związku z tym – w zależności od stężenia w osoczu - ciała ketonowe mogą być albo niezbędnym składnikiem odżywczym/energetycznym, albo odbiciem stanu patologicznego.

Najnowsze doniesienia naukowe wskazują także, że ciała ketonowe - beta-hydroksymaślan (β-OHBut) - mogą znacząco wpływać na metabolizm komórki działając m.in. neuroprotekcyjnie. Są nie tylko zapasowym źródłem energii, ale także zmieniają ekspresję genów, być może za pośrednictwem nowo odkrytej epigenetycznej

modyfikacji - β-hydroksybutyrylacji białek - dodała dr Balcerczyk.

Naukowcy z Wydziału Biologii i Ochrony Środowiska UŁ we współpracy z francuskimi badaczami z INSERM w Lyonie przeprowadzą badania nad tą modyfikacją w śródbłonku i tkankach/liniach komórkowych,

reagujących na insulinę. Wybrali do badań śródbłonek, ponieważ zaburzenia funkcji mikronaczyń, obserwowane w cukrzycy typu 2, bezpośrednio dotyczą jego dysfunkcji.

"β-OHBut jest skuteczny w zmniejszaniu stresu oksydacyjnego i stanu zapalnego. Chcemy ocenić, czy jego zastosowanie może okazać się korzystne również w łagodzeniu dysfunkcji śródbłonka naczyń krwionośnych, bardzo częstej w przypadku wielu chorób naczyniowych i źle leczonej cukrzycy" – mówi kierownik projektu.

Naukowcy chcą określić wpływ β-OHBut na śródbłonek naczyniowy poprzez analizę poziomu β-hydroksybutyrylacji białek histonowych oraz zbadać, czy fizjologiczne stężenia ciał ketonowych, mogą łagodzić skutki powikłań i przeciwdziałać dysfunkcji śródbłonka, indukowanej przedłużającym się stanem podwyższonego stężenia glukozy.

W swoich badaniach będą używać komórek z wyciszoną ekspresją transferazy SCOT, odpowiedzialnej za powstawanie ciał ketonowych - i z myszy karmionych według schematu diety ketogenicznej (wysokotłuszczowej).

Projekt "Wpływ diety ketogenicznej i beta-hydroksymaślanu na kluczowe sygnatury kodu histonowego. Analiza ich potencjalnych wartości w zaburzeniach metabolicznych", realizowany jest ze środków Narodowego Centrum Nauki. Jego zakończenie planowane jest na czerwiec 2022 roku. 

PAP - Nauka w Polsce

szu/ zan/