Diabetes mellitus munkacsoport - Orvosi Biokémiai és Molekuláris Biológiai Intézet

  1. kutatás
  2. Diabetes mellitus munkacsoport

Prof. Tiedge

munkacsoport

A cukorbetegség a gazdaságilag legfontosabb metabolikus betegség a nyugati iparosodott országokban, a lakosság több mint 5% -át érinti. Az inzulinfüggő diabetes mellitus (1. típusú vagy IDDM) jellemzője a hasnyálmirigy inzulintermelő béta-sejtjeinek szelektív pusztulása, amely a hormon egész életen át tartó szubsztitúcióját igényli. A 2-es típusú cukorbetegséget (NIDDM vagy felnőttkori cukorbetegség) a kifejezett inzulinrezisztencia kölcsönhatása okozza, amely a béta-sejtek szekréciós rendellenességeivel társul. A krónikusan emelkedett vércukorszint az évek során hosszú távú mikro- és makrovaszkuláris károsodáshoz vezet, ami vaksághoz, veseelégtelenséghez, szívizominfarktushoz és agyi keringési rendellenességekhez vezet.
Az intézet fő kutatási fókusza a hasnyálmirigy béta sejtjeire irányul. A hasnyálmirigy béta-sejtjének két kiemelkedő tulajdonsága van, amelyek megkülönböztetik más endokrin sejttípusoktól:

  1. Az inzulin szekréció kiváltó jele a béta sejt metabolizmusában keletkezik ("metabolikus inger szekréció kapcsolása"). Ez azt jelenti, hogy a közbenső anyagcsere változásai befolyásolják a sejt szekréciós funkcióját és szekréciós rendellenességekhez vezetnek, amint azt a 2-es típusú diabetes mellitusnál megfigyelték.
  2. A béta sejt rendkívül érzékeny azokra a stresszorokra (proinflammatorikus citokinek, szabad gyökök, magas vércukorszint), amelyek apoptotikus és nekrotikus sejthalálhoz vezetnek.

A béta sejt kutatási fókuszában a következő szempontok állnak az előtérben:

  • az antioxidáns védekezési státus hatásainak vizsgálata a stresszre reagáló kinázok (p38, ERK, JNK) citokin által közvetített aktivációjára, valamint az ER stressz szignálelemeire (Serca2 funkció, CHOP aktiváció, a BiP chaperone expressziója),
  • Antioxidáns enzimek és az NF-κB stresszre reagáló transzkripciós faktor inhibitorainak expresszálása az elsődleges szigetecske sejtekben adeno- és lentivirális vektorok segítségével, valamint a protektív hatások jellemzése in vitro körülmények között és szigeti transzplantáció után patkánymodellben,
  • annak vizsgálata, hogy az eritropoietin neuroprotektív hatása átterjedhet-e a hasnyálmirigy béta sejtjeire. Erre a célra klasszikus EPO jelátviteli utakat, inzulintermelő sejtvonalakat és izolált primer hasnyálmirigy-szigeteket jellemeznek.

Együttműködési partner

  • Prof. J. Nerup, Dr. A. Karlsen, Steno Diabetes Center, Gentofte, Dánia
  • Prof. D. Eizirik, ULB, Brüsszel, Belgium
  • Prof. T. Mandrup-Poulsen, Hagedorn Kutatóközpont, Gentofte, Dánia
  • Prof. C. Mathieu, Leuveni Egyetem, Leuven, Belgium

Az extracelluláris mátrixfaktorok, beleértve az adhéziós fehérjéket és a kollagént, sokféle hatást gyakorolnak a béta-sejtek differenciálódására, proliferációjára és működésére. A hasnyálmirigy stellátum sejtjei képesek mátrix faktorok kiválasztására, ez a folyamat szerepet játszik a krónikus hasnyálmirigy-gyulladás patogenezisében. Csillagsejtek mind az exokrin, mind az endokrin hasnyálmirigyben kimutathatók, bár ennek a sejttípusnak a funkciója a Langerhans-szigeteken nem világos. A PD munkacsoportjával együttműködve Dr. A csillagsejt-kutatás területén nemzetközileg elismert szakértelemmel rendelkező Jaster (Klinika a Gasztroenterológiában) célja a csillagsejtek és a hasnyálmirigy béta-sejtjeinek kölcsönhatásának vizsgálata.
A tanulmányok célja:

  • a csillag sejttenyészetekből szekretált mátrix faktorok hatásának jellemzésére a béta sejtek működésére,
  • annak tisztázása, hogy a mátrixfaktorok befolyásolják-e a béta-sejtek cukorbetegség-specifikus stresszorok (citokinek, glükóz és lipotoxicitás) érzékenységét,
  • jellemezni a mátrixfaktorok befolyását a béta-sejtek proliferációjára és a béta-sejtek differenciálódására a duktális sejtektől.

  • szabályozó anti-CD4 + és stimuláló anti-CTLA-4 antitestek alkalmazása az autoimmun folyamat befolyásolására és az autoagresszív T-sejtekkel szembeni tolerancia kiváltására,
  • a béta-sejtek regenerálódásának lehetőségének vizsgálata immunmodulációs körülmények között. Ebből a célból az inzulintermelő sejtek proliferációját a ductalis progenitor sejtekből megvizsgálják a Langerhans-sziget infiltrációjának fázisaiban.

Együttműködési partner

  • Prof. HJ Hedrich, Hannoveri Orvostudományi Kar
  • Prof. A. Jörns, Hannoveri Orvostudományi Kar

4. A glükokináz szabályozási alapelvei a hasnyálmirigy béta sejtjeiben

A fiziológiás millimoláris koncentrációtartományban szubsztrát affinitással rendelkező glükóz-foszforiláló enzimként a glükokináz ideális glükóz-érzékelő a hasnyálmirigy és a máj inzulintermelő béta-sejtjeihez. A metabolikus inger-szekréció kapcsolás koncepciójában a hasnyálmirigy béta sejtjeiben található glükokináz képviseli a fluxust korlátozó elemet. A glükokináz szabályozási alapelvei tehát fontos alapot jelentenek a glükóz okozta inzulin szekréció és a béta sejtek működési zavarainak megértésében, amelyek patogenetikusan a szekréciós rendellenességet típusú cukorbetegség. A glükokináz táplálkozástól függő fiziológiai szabályozásának molekuláris mechanizmusai a hasnyálmirigy béta sejtjeiben a gén és az enzim fehérje szintjén összetettek. Szenzitív kvantitatív RT-PCR technika és Northern blot elemzések segítségével sikerült kimutatni, hogy a génexpresszió transzkripciós modulációinak jele a béta sejt metabolizmusában keletkezik. Két megfigyelés volt döntő fontosságú:

  1. A glükokináz az inzulintermelő béta sejtekben intracelluláris fehérjefaktorhoz kötődik, és specifikus aktivitását a glükóz modulálja.
  2. Az I - III típusú nagy affinitású hexokinázokhoz képest a glükokináz fokozott érzékenységet mutat a szabad SH oldalláncok oxidációjával szemben, ami a konformációs változások miatt kénhidak kialakulásához vezet, és így az intracelluláris redox státus szabályozó elvként jelenik meg.

A béta-sejtben a 2-es típusú foszfofruktokináz enzimet (PFK2) a glükokináz kötő partnereként lehet azonosítani. Ez egy bifunkcionális enzim, amely a glikolízis egyik legfontosabb szabályozóját - a fruktóz-2,6-biszfoszfát - a kináz vagy a foszfatáz aktivitásától függően szabályozza felfelé vagy lefelé. A PFK2 a glükokináz aktiváló kötőpartnere. Az enzim inzulintermelő sejtvonalakban történő túlzott expressziója után a Vmax érték növekedése figyelhető meg, míg a glükóz iránti affinitás változatlan maradt. A glükokináz és a PFK2 kölcsönhatása ezért nagyon jól megmagyarázza azokat a kinetikai paramétereket, amelyeket a glükóz fiziológiai szabályozás alatt figyel meg. A glükokináz kutatásának nagy klinikai jelentősége van, mivel a glükokinázt aktiváló anyagokat az 1990-es évek óta azonosították. Ezek az aktivátorok növelik a glükokináz enzimaktivitását, és ezáltal javítják a hasnyálmirigy béta-sejtjeinek inzulinszekrécióját.
A tanulmányok célja:

  • a glükóz és a GK aktivátorok intracelluláris kompartmentalizációra gyakorolt ​​hatásainak vizsgálatára,
  • a glükokináz és a PFK-2 közötti kölcsönhatás jellemzésére glükóz és lipotoxicitás körülményei között,
  • a glükokináz és a PFK-2 közötti kölcsönhatás mechanizmusának vizsgálata fluoreszcenciával jelölt fehérjék alkalmazásával, amelyek lehetővé teszik következtetések levonását a glükokináz fehérje konformációs változásairól.

Együttműködési partner

  • Prof. S. Lenzen, a hannoveri orvosi iskola
  • Prof. L. Agius, Newcastle Egyetem, Newcastle, Egyesült Királyság
  • Prof. A. Lange, Minneapolisi Egyetem, Minneapolis, USA