Повышенный уровень сахара в крови (гипергликемия), отличительный признак сахарного диабета, может быть вызван различными причинами, одной из которых является снижение чувствительности клеток к действию инсулина (инсулинорезистентность). Несмотря на десятилетия исследований, точные молекулярные механизмы, лежащие в основе этого состояния, продолжают оставаться предметом изучения.
Недавно опубликованное исследование, проведенное группой ученых из Массачусетского технологического института, вносит значительный вклад в наше понимание причин резистентности к инсулину, сосредоточившись на роли сигнальных путей внутри митохондрий, ключевых клеточных органелл, ответственных за выработку энергии.
Ранее считалось, что основная функция инсулина заключается в активации переноса глюкозы из кровотока в клетки путем стимулирования активности глюкокиназ в цитозоле. Однако это исследование раскрывает новую грань. Ученые продемонстрировали, что инсулин может непосредственно влиять на метаболизм внутри митохондрий.
Эксперты обнаружили, что рецептор инсулина присутствует не только на внешней оболочке клетки, но также связан с митофузином 2 (Mfn2), ключевым белком, регулирующим слияние митохондрий (митофузион). При активации рецептором передача сигналов Mfn2 увеличивает количество митофузиона, что приводит к образованию более крупной сети взаимосвязанных митохондрий. Эта расширенная сеть более эффективно использует глюкозу для производства АТФ, основного энергоносителя клетки, тем самым оптимизируя энергетический обмен и способствуя снижению уровня глюкозы в крови.
Однако с развитием резистентности к инсулину экспрессия Mfn2 на мембранах митохондрий снижается, нарушается слияние митохондрий и нарушается стимуляция инсулином метаболических путей внутри митохондрий. В результате эффективность поглощения глюкозы и метаболизма в клетках резко снижается, что приводит к повышению уровня глюкозы в крови, характерному для преддиабетической стадии или сахарного диабета 2 типа.
Важно отметить, что это исследование освещает не только цитозольную, но и митохондриальную сторону действия инсулина. Открытие прямого влияния инсулина на метаболизм митохондрий и роль митохондриального слияния в этом отношении открывает новые, более глубокие механизмы развития инсулинорезистентности. Эти результаты могут стать основой для разработки более целенаправленных терапевтических стратегий, направленных не только на повышение чувствительности к инсулину на поверхности цитозольных клеток, но и на оптимизацию экспрессии митофузина 2 и функции митофузиона для полной регуляции клеточного энергетического обмена и нормализации уровня сахара в крови у пациентов с сахарным диабетом.