Сидящие в жировой ткани иммунные клетки нарушают обмен веществ с помощью экзосом – микропузырков с регуляторными молекулами, которые распространяются по всему организму.
При диабете второго типа (он составляет 85–90% от всех типов сахарного диабета) ткани перестают нормально реагировать на инсулин, который помогает им усваивать глюкозу. Поджелудочная железа начинает вырабатывать еще больше инсулина, но это не помогает, потому что проблема в тканях, а не в инсулине. В конце концов поджелудочная железа изнашивается и больше не может вырабатывать инсулин.
То, что диабет обычно сопровождает избыточный вес, исследователи выяснили давно. Известно и промежуточное звено, которое соединяет одно с другим: хроническая воспалительная реакция. Раньше мы уже писали про некоторые механизмы, которые запускают воспалительную реакцию при ожирении. Однако как именно воспаление нарушает чувствительность клеток к инсулину, долгое время оставалось непонятным.
Исследователи из Калифорнийского университета в Сан-Диего сумели проследить, что при этом происходит. Оказалось, иммунная система подавляет чувствительность к инсулину с помощью экзосом – микроскопических пузырьков, которые служат клеткам для общения. Экзосомы содержат микроРНК – регуляторные молекулы, которые влияют на синтез белка. Клетка упаковывает свои микроРНК в экзосому и отправляет ее другой клетке, в результате молекулярные процессы в клетке-адресате изменяются в ту или иную сторону.
При хроническом воспалении в жировую ткань приходит много иммунных клеток макрофагов, которые выделяют разнообразные молекулы, связанные с воспалительной реакцией. Среди того, что выделяют макрофаги, есть «плохие» экзосомы, которые так влияют на клеточный обмен веществ, что клетки становится нечувствительна к инсулину.
Воспалительные экзосомы действуют и за пределами жировой ткани: исследователям удалось проследить, как они поступают в кровь и отправляются к мышцам и печени. Воспалительные экзосомы брали у мышей с ожирением и вводили их здоровым животным, у здоровых животных в результате нарушалась чувствительность тканей к инсулину.
Когда же производили обратную манипуляцию, то есть вводили «здоровые» экзосомы больным животным, то у тех чувствительность к инсулину восстанавливалась – несмотря на сохранявшееся ожирение, обмен веществ у них все возвращался в норму. Точно так же вели себя человеческие клетки печени и жировой ткани: когда их обрабатывали «плохими» экзосомами, клетки теряли чувствительность к инсулину – и, наоборот, чувствительность к инсулину восстанавливалась, когда клетки обрабатывали «хорошими» экзосомами. Полные результаты исследований опубликованы в Cell.
Если мы поймём, какие именно микроРНК из экзосом вызывают клиническую картину диабета, мы тем самым найдем молекулярные мишени для лекарств. По оценкам исследователей экзосомы содержат несколько сотен разновидностей микроРНК, но в данном случае всего около 20–30 из них представляют интерес.
Одну микроРНК, похоже, уже вычислили – она нарушает синтез хорошо известного белка, называемого PPARγ. Этот белок регулирует метаболизм глюкозы – накопление жирных кислот в клетках жировой ткани. (Исследователи отмечают, что уже существуют эффективные препараты против диабета, механизм действия которых связан именно с PPARγ, но проблема в том, что они вызывают побочные эффекты, недопустимые в клинической практике; в любом случае остаётся ещё около двух-трёх десятков микроРНК, которые могут быть более удачными мишенями.)
Кроме того, экзосомные микроРНК легко выделить из крови, так что они подходят на роль биомаркеров диабета. По анализу крови тогда можно будет установить, есть ли для человека риск диабета в ближайшее время, а также какие препараты ему лучше всего помогут, если болезнь уже начала развиваться. Анализ на экзосомы (точнее, анализ на микроРНК из экзосом) также мог бы заменить такую неприятную процедуру, как тканевая биопсия, когда мы хотим узнать, в каком состоянии находится ткань.
По словам исследователей, важно продолжать исследовать экзосомы ещё и потому, что они, скорее всего, вовлечены в развитие не только диабета, но и других осложнений ожирения, не связанных с обменом веществ.
