Являются ли высокие уровни глюкозы в крови следствием, а не причиной диабета?

Считается, что резистентность к инсулину и повышенный уровень глюкозы в крови являются причиной диабета типа 2. Тем не менее, ученые из Немецкого онкологического исследовательского центра (DKFZ) и больницы Гейдельбергского университета теперь доказали, что все может быть совершенно иным.

Они показали у мух, что повышенные уровни метаболита МГ (метилглиоксаль) вызывают типичные диабетические нарушения метаболизма и приводят к резистентности к инсулину, ожирению и повышенным уровням сахара в крови.

Диабет 2-го типа, форма диабета с типичным началом в среднем или старшем возрасте, вызывает серьезные осложнения со здоровьем, включая повышенные риски сердечных заболеваний и инсультов, серьезные проблемы с кровотоком в ногах, а также заболевания глаз, нервов и почек.

Считается, что эти опасные поздние эффекты вызваны высокими уровнями сахара в крови, которые развиваются, когда клетки тела больше не реагируют на инсулин, регуляторный гормон, который снижает уровень сахара в крови.

Уровни глюкозы в крови коррелируют с уровнем диабетических симптомов. При снижении уровня глюкозы в крови с использованием препаратов вероятность инфарктов и инсультов, а также проблемы с кровотоком уменьшаются.

«Но это справедливо только до определенного момента, — сказал Питер Наврот, медицинский директор отделения эндокринологии и обмена веществ в больнице Гейдельбергского университета. «Большие клинические испытания в последние годы показали: даже когда уровень сахара в крови может быть снижен с помощью препаратов ниже порогового значения диабета, у многих пациентов тем не менее развился типичный диабетический ущерб нервам и почкам. Это говорит о том, что диабет типа 2 может иметь молекулярные причины, которые не зависят от инсулина и глюкозы».

Питер Наврот и Аурелио Телеман, который возглавляет Отдел трансдукции сигналов в раке и метаболизме в Немецком онкологическом исследовательском центре (DKFZ) в Гейдельберге, знали, что у диабетиков 2-го типа наблюдаются высокие уровни метаболита глюкозы, называемого метилглиоксалом (МГ).

Медики до сих пор думали, что это эффект повышенного уровня глюкозы в крови. Поскольку МГ может нанести ущерб белку, следовательно, утверждается, что он должен быть одним из виновников причинения типичного диабетического ущерба. Однако в свете недавних результатов эксперты в области обмена веществ теперь сомневаются в этой последовательности событий.

Когда крысам дают МГ вместе с пищей, у них развиваются многие типичные признаки диабета, включая резистентность к инсулину. Гейдельбергские исследователи планировали изучить влияние долгосрочных повышенных концентраций МГ на организм. Для этой цели они выбрали плодовых мух. «Мухи и люди не очень тесно связаны. Однако, поскольку энергетический метаболизм развивается очень рано в процессе эволюции, результаты все же значимы и обычно могут быть переведены на млекопитающих и людей», — сказал Телеман.

Используя генную инженерию, исследователи отключили фермент, который разрушает МГ у мух. Метаболит глюкозы МГ впоследствии накапливается в их телах. Мухи вскоре развили резистентность к инсулину. Позже они стали страдать ожирением, и в более старшем возрасте их уровень глюкозы также нарушился.

«Кажется, достаточно увеличить уровень МГ, чтобы вызвать резистентность к инсулину и типичные диабетические нарушения обмена веществ», — продолжает Телеман. «Это явное свидетельство того, что МГ является не следствием, а скорее причиной диабета типа 2».

Это наблюдение, в свою очередь, ставит вопрос о том, что может вызвать повышенный уровень МГ. Например, люди с ожирением, которые не диабетичны, также демонстрируют повышенные уровни МГ.

«Почему это так, мы не знаем. Это важный аспект нашего будущего исследования», — говорит Питер Наврот. «На производство, а также на разложение МГ оказывают влияние многочисленные метаболические процессы, которые мы еще не знаем и должны понять лучше».

Больше информации: Alexandra Moraru, Janica Wiederstein, Daniel Pfaff, Thomas Fleming, Aubry K. Miller, Peter Nawroth und Aurelio A. Teleman: Elevated Levels of the Reactive Metabolite Methylglyoxal Recapitulate Progression of Type 2 Diabetes, Cell Metabolism 2018, DOI: 10.1016/j.cmet2018.02003