V današnjem svetu je vse več ljudi, katerim se diagnosticira diabetes, zaradi česar je ta bolezen ena izmed največjih nevarnosti, ki nam pretijo v prihodnosti. Zaradi našega sedečega načina življenja, uživanja večjih količin hrane in pomanjkanja gibanja je več kot verjetno, da se bo število novih pacientov le povišalo. Večina bolnikov po svetu ima diagnosticiran diabetes tipa 2, bolezen, ki sicer deli hiperglikemijo z diabetesom tipa 1, a je ta popolnoma drugega izvora. Medtem ko je diabetes tip 1 avtoimunska bolezen, kjer naš lastni imunski sistem napade in uniči β-celice ledvične žleze, ki proizvajajo inzulin, je tip 2 posledica odpornosti tarčnih tkiv, kot je jetrno, mišično in maščobno tkivo, na inzulinsko signalizacijo, kar pomeni, da inzulin ne opravi svoje naloge, tj. prevzema glukoze. Ta povišan sistemski nivo glukoze povzroči povišano sintezo in izločanje inzulina iz β-celic trebušne slinavke kot mehanizem proti hiperglikemiji, a tega mehanizma β-celice ne morejo vzdrževati v nedogled. Povečan pritisk na trebušno slinavko skupaj z ostalimi dejavniki, med katerimi so tudi okoliški in genetski, povzroči opešanje in propad β-celic, in zaradi tega tudi zmanjšanje izločanja inzulina, kar še bolj poslabša problem. Če to neravnovesje pustimo brez nadzora, se bo sčasoma le poslabšalo, kar na koncu lahko pripelje do mnogih zdravstvenih težav za osebe, ki trpijo za to boleznijo. Eden izmed pomembnih posredovalcev, ki so aktivni v razvoju inzulinske odpornosti, je c-Jun N terminalna kinaza (JNK), protein, ki ga aktivirata vnetje in stres, dve stanji, ki sta značilni za s prehrano povzročeno debelost. Ko se JNK aktivira, ta forforilizacija povzroči inaktivacijo substrata inulinskega receptorja (IRS). S to inaktivacijo JNK posledično prepreči, da se signal inzulina širi naprej, in preko te kinaze vnetje in stres spodbudita razvoj inzulinske odpornosti. Hkrati JNK poviša izražanje vnetnih citokinov, kot je dejavnik tumorske nekroze α, ki dodatno aktivirajo JNK in tako se ustvari začaran krog, ki pripelje do slabšanja odzivnosti tkiv na insulin in hiperglikemije. Aktivacija JNK poteka skozi kaskado mitogensko aktiviranih protein kinaz, med katerimi je tudi signal apoptoze regulirajoče kinaze 1 (ASK-1), le-ta pa je pod vplivom protein fosfataze 5 (Pp5). Ta fosfataza je vključena v mnoge celične funkcije, med katerimi so celična delitev, ravnotežje elektrolitov, apoptoza, popravilo poškodb DNA in druge. Natančna vloga tega proteina v razvoju inzulinske odpornosti ni še popolnoma jasna, saj nekatere raziskave kažejo, da Pp inhibira ASK-1 in posledično inhibira aktivacijo JNK, kar vodi v izboljšanje inzulinske signalizacije v tarčnih tkivih. Vendar, nasprotna dejstva so prisotna, saj so nekateri raziskovalci pokazali, da so miši, ki so imele onesposobljen gen za Pp5, imele povišane nivoje glukokortikoidov. Te spojine delujejo preko posebnih glukokortikoidnih receptorjev, spodbujajo izražanje protivnetnih mediatorjev, kot je interlevkin 10, in hkrati zavirajo izražanje vnetnih mediatorjev, kot so interlevkin 1, 2, 6 in ostali. Zmanjšanje vnetnih dejavnikov povzroči manjšo aktivacijo JNK, kar se izrazi kot izboljšano inzulinsko signaliziranje.
Na koncu je vredno tudi omeniti vlogo jetrnih receptorjev X (angleško liver X receptor ali LXR) na inzulinsko občutljivost. Ti receptorji nadzorujejo izražanje genov, ki so vpleteni, med drugim, v biosintezo lipidov in metabolizem ogljikovih hidratov. Z mnogimi različnimi efekti na gene, vključene v lipidni metabolizem, in proti vnetnim učinkom, dodatno podprto s podatki, ki kažejo, da LXR ligandi aktivirajo izražanje Pp5, prestavljajo ti receptorji in njihovi ligandi nov način zdravljenja diabetesa. GW3965 je eden izmed teh ligandov, ki aktivirajo LXR in bi mogoče lahko omogočil razvoj nove skupine antidiabetičnih zdravil.
V tej raziskavi nas je zanimalo, kako so različni fiziološki mediatorji, kot je JNK, vpleteni v razvoj s prehrano povzročene debelosti in inzulinske odpornosti in kako vplivajo na razvoj diabetesa tipa 2. Dodatno nas je zanimalo tudi, kako ti mediatorji vplivajo na Pp5 in kako spremenijo vlogo te fosfataze, če jo sploh ima, v razvoju inzulinske odpornosti. Zato smo analizirali, kako se zaradi debelosti povzročeno vnetje izrazi in kakšen je vpliv le-tega na inzulinsko signaliziranje v treh različnih mišjih tkivih: skeletnem mišičnem, jetrnem in belem maščobnem tkivu. Uporabili smo miši divjega tipa in gensko spremenjene miši z inaktiviranim genom Pp5. Živali smo naprej razdelili v dve skupini, kjer smo eno skupino hranili s standardno dieto, drugo pa z dieto z veliko količino maščob. Po desetih tednih smo miši naprej razdelili v dve skupini, kjer je ena skupina prejemala ligand LXR (GW3965). Izvedli smo glukozni tolerančni test in inzulinski tolerančni test, polovica živali pa je tik pred žrtvovanjem prejela inzulin, nakar smo odvzeli izbrana tkiva. Z metodo prenosa western smo preverili stopnjo aktivacije proteinske kinaze B (AKT), ki je protein, aktiviran v procesu inzulinskega signaliziranja, in stopnjo aktivacije JNK. Dodatno smo preverili tudi, kakšen vpliv ima agonist LXR GW3965 na razvoj inzulinske odpornosti. Na koncu smo z uporabo verižne reakcije s polimerazo v mišičnem in v maščobnem tkivu analizirali izražanje gena Slc2a4, ki kodira glukozni transporter (GLUT4), enega izmed glavnih mediatorjev za prevzem glukoze v prej omenjenih tkivih, in gena za vnetni citokin TNF-α..
Iz podatkov, ki smo jih dobili iz analiz AKT, lahko sklenemo, da so živali, ki smo jih hranili s hrano bogato z maščobami, razvile rezistenco na inzulinsko signaliziranje. Analiza podatkov o JNK v maščobnem tkivu je pokazala, da je GW3965 znižal fosforilizacijo te kinaze (tj. znižal je stopnjo njene aktivacije), kar je pomenilo zmanjšanje vnetnega odziva. S tem znižanjem se inzulinsko signaliziranje izboljša in ti podatki nakazujejo, da bi v prihodnosti ta mehanizem lahko izkoriščala nova antidiabetična zdravila. Vendar bolj konkretni zaključki le niso možni, saj nam rezultati analiz iz jetrnega tkiva niso potrdili prej razložene rezultate, kar možno nakazuje, da je vpliv agonistov LXR omejen na le nekatera tkiva. Kvantifikacija izražanja genov na nivoju RNA v mišičnem in belem maščobnem tkivu je pokazala, da je izražanje prenašalca GLUT4 veliko nižje pri miših, ki so razvile inzulinsko odpornost kot posledico prehrane, a smo v maščobnem tkivu zaznali povišano izražanje gena za ta transporter, in sicer pri živalih, ki so prejele GW3965. To je dodaten dokaz, da je prav to tkivo tisto, kjer bi spojine, kot je GW3965, lahko imele najbolj koristen vpliv na zdravljenje sladkorne bolezni tipa 2.
Vloge Pp5 v s prehrano povzročeni debelosti in razvoju inzulinske odpornosti nismo uspeli razjasniti bolj podrobno, saj nam niti analiza aktivacije encimov niti analiza izražanja genov na nivoju RNA nista podali statistično značilnih rezultatov. Iz dobljenih podatkov lahko rečemo, da inaktivacija gena Pp5 skupaj z uporabo GW3965 zmanjša fosforilizacijo in s tem aktivacijo JNK ter da tako izboljša inzulinsko signaliziranje, saj se zviša izražanje gena za prenašalec GLUT4. A še vedno obstajajo nasprotujoči si podatki, saj je še posebej jetrno tkivo pokazalo nasprotno vedenje, kjer je bila aktivacija JNK pri enakih pogojih višja kot pa v primeru, ko nismo aplicirali GW3965 in ko je bil gen Pp5 funkcionalen.
|