Blodkärl upptäckt kan förhindra diabetes
Ny insikt från forskning om hur insulin går ut ur blodomloppet för att metabolisera glukos i celler kan leda till nya behandlingar för insulinresistens, ett tillstånd som vanligtvis föregår typ 2-diabetes.
I en uppsats som publicerades i De Journal of Clinical Investigation, forskare vid Vanderbilt University i Nashville, TN, rapporterar hur de använde en ny mikroskopiteknik tillsammans med matematiska modeller för att direkt mäta och karakterisera rörelsen av insulin när den passerade blodkärlens väggar in i skelettmuskelceller hos levande möss.
Deras resultat tyder på att insulintransportmekanismen när den lämnar de små blodkärlen, eller kapillärerna, i muskelvävnad skiljer sig från den som föreslagits i tidigare studier.
"Att definiera hur insulin lämnar kapillären", förklarar seniorstudieförfattaren David H. Wasserman, professor i molekylär fysiologi och biofysik, "är viktigt för att förstå och behandla insulinresistens."
Insulinresistens kan leda till typ 2-diabetes
Insulinresistens utvecklas när cellerna som utgör vävnaderna i lever, fett och muskler inte reagerar effektivt på insulin, det hormon som hjälper dem att omvandla glukos till energi. Bukspottkörteln kompenserar genom att göra mer insulin för att hålla glukos på rätt nivå.
Men när tiden går kan inte bukspottkörtelcellerna hålla jämna steg, glukosnivåerna stiger och prediabetes och typ 2-diabetes utvecklas. Majoriteten av personer med diabetes har typ 2-diabetes.
Mer än 30 miljoner vuxna i USA har diabetes, inklusive mer än 7 miljoner som är odiagnostiserade. Ytterligare 84 miljoner har prediabetes.
Det är inte klart exakt vad som orsakar insulinresistens, men forskare föreslår att det är viktigt att vara fysiskt inaktiv och ha för mycket vikt.
Förstå insulins rörelser
Prof. Wasserman och hans kollegor konstaterar att "insulinets förmåga att stimulera glukosupptag" i muskelceller "beror på den hastighet med vilken insulin kommer genom endoteliet", vilket är det tunna vävnadsskiktet som leder blodkärlen och styr rörelsen av ämnen i och ut ur blodomloppet.
De noterar också att det finns bevis för att försämring av leveransen av insulin till muskelceller är ett inslag i "dietinducerad insulinresistens."
Således är det avgörande för att förstå utvecklingen av insulinresistens att karaktärisera mekanismen som kontrollerar insulinets rörelse genom endotelet, de argumenterar när de anger syftet med sin studie.
Insulin rör sig genom "vätsketransport"
Vissa studier tyder på att insulintransportmekanismen är "mättbar" - det vill säga att frekvensen sjunker med ökande nivåer av insulin och att den beror på närvaron av insulinreceptorer på endotelcellerna.
"Däremot" konstaterar studieförfattarna att deras resultat "på ett övertygande sätt visar att insulinrörelse över endotelet är omättbart och inte kräver insulinreceptorn."
Med hjälp av tekniken som de utvecklade för att spåra, avbilda och modellera insulinets rörelse när det passerar kapillärerna i levande möss, drog de slutsatsen att mekanismen fungerar genom "vätsketransport."
Detta transportsätt "kan åstadkommas genom antingen konvektiv rörelse av insulin" genom korsningarna mellan cellerna i endoteliet, eller "en ospecifik vesikulär process eller en kombination av båda", förklarar de.
Resultaten kan leda till nya behandlingar
Forskarna föreslår att en av de främsta orsakerna till skillnaden mellan deras resultat och tidigare studier är att de kunde mäta insulinets rörelse över endotel i levande djur, i motsats till att använda "odlade monolager" av endotelceller .
Att förbättra vår förståelse på cellulär och molekylär nivå av hur insulin går ut i kapillärerna kan leda till nya sätt att vända insulinresistens, inklusive läkemedel baserade på små molekyler som ökar insulintillförseln och nya syntetiska versioner av insulin som når muskelceller mer effektivt.
Prof. Wasserman anser att fluorescensspårning och mikroskopiteknik som de har utvecklat för användning hos levande djur också skulle kunna användas för att studera hur läkemedel och andra hormoner lämnar blodomloppet för att komma in i målvävnader.
”Muskelkapillärväggen är en formidabel barriär för insulins verkan på musklerna. Det är det hastighetsbegränsande steget för muskelinsulinåtgärd och ett potentiellt regleringsställe. ”
Prof. David H. Wasserman
