Назад
Исследователи Токийского технологического института совершили рывок вперед в области изучения диабета, показав, что "гормон хорошего настроения" дофамин регулирует секрецию инсулина через гетеромерный комплекс рецепторов, тем самым предоставляя новые мишени для антидиабетических препаратов и терапии.
Исследование является первым, в котором выясняется механизм, лежащий в основе снижения дофамином секреции инсулина.
Диабет - это пожизненное хроническое заболевание, вызванное нарушениями в выработке и использовании организмом гормона инсулина. Исследование показало, что дофамин (DA) играет ключевую роль в том, как организм регулирует выработку инсулина. Обычно инсулин выделяется бета-клетками клетками поджелудочной железы в ответ на глюкозу - процесс, который правильно называется "глюкозо-стимулированная секреция инсулина (GSIS)". DA негативно регулирует GSIS, что приводит к транзиторным изменениям уровня инсулина в организме. Но механизм, лежащий в основе этого регулирования, до сих пор был неизвестен.
Авторы раскрыли точный механизм, с помощью которого DA регулирует секрецию инсулина. Используя метод, называемый флуоресцентной микроскопией полного внутреннего отражения (total internal reflection fluorescence microscopy), они смогли обнаружить, что рецепторы DA - белки на клетках, с которыми может связываться DA, - называемые D1 и D2, действуют согласованно для достижения транзиторной регуляции инсулина.
"Мы обнаружили, что антагонисты рецепторов D1 - препараты, блокирующие активацию рецепторов D1 - уменьшают опосредованное дофамином торможение секреции инсулина. Мы также увидели, что сверхэкспрессия только D2-рецепторов на бета-клетках оказывает ингибирующее и токсическое действие и отменяет секрецию инсулина в бета-клетках. Это дало нам ключ к разгадке механизма даун-регуляции", - объясняет профессор Шоен Куме из Токийского технологического института, возглавлявший исследование.
Затем исследователи провели проксимити лигирование (proximity ligation) и вестерн-блот для дальнейшего изучения рецепторов. Они обнаружили, что D1 и D2 связываются друг с другом, образуя комплекс, называемый "гетеромером". При активации DA этот гетеромер транзиторно ингибировал секрецию инсулина. Они также увидели, что при совместной экспрессии D1 и D2 на бета-клетках, клетки были способны обойти токсические эффекты сверхэкспрессии D2.
Куме резюмирует: "Из этих результатов можно сделать вывод, что D1 модулирует сигнализацию D2 для защиты бета-клеток от вредного воздействия DA. Это исследование значительно улучшает наше понимание сигнализации DA при диабете". Понимание механизма участия DA-сигнализации в регуляции секреции инсулина, несомненно, позволит найти новые терапевтические мишени для профилактики, лечения и управления диабетом.
Fumiya Uefune et al. Дофамин негативно регулирует секрецию инсулина через активацию гетеромера рецепторов D1-D2 (аннотация).
Появляется все больше доказательств того, что дофамин (DA) функционирует как негативный регулятор глюкозо-стимулированной секреции инсулина (GSIS); однако лежащий в основе этого молекулярный механизм остается неизвестным.
Используя флуоресцентную микроскопию с полным внутренним отражением, мы наблюдали за экзоцитозом инсулиновых гранул в первичных островковых клетках, чтобы выяснить влияние DA. Мы обнаружили, что антагонисты рецептора D1 устраняют ингибирование потока кальция (Ca2+), стимулированного глюкозой, и тем самым предполагают роль D1 в ингибировании секреции инсулина под действием DA. Сверхэкспрессия D2, но не D1, оказывала ингибирующий и токсический эффект, который отменял стимулированный глюкозой приток Ca2+ и секрецию инсулина в бета-клетках. Методы бесконтактного лигирования и вестерн-блот анализа показали, что D1 и D2 образуют гетеромеры в бета-клетках. Применение агониста гетеромеров D1-D2, SKF83959, транзиторно ингибировало индуцированный глюкозой приток Ca2+ и экзоцитоз инсулиновых гранул. Совместная экспрессия D1 и D2 позволила бета-клеткам обойти токсический эффект сверхэкспрессии D2. DA транзиторно ингибировал стимулированный глюкозой поток Ca2+ и экзоцитоз инсулина, активируя гетеромер D1-D2.
Мы пришли к выводу, что D1 защищает бета-клетки от вредного воздействия DA путем модуляции сигнала D2. Это открытие поможет нам лучше понять роль DA-сигнализации в регуляции секреции инсулина и улучшить методы профилактики и лечения диабета.
