Właściwości elektrofizjologiczne komórek wydzielających insulinę
Wzrost liczby zachorowań na cukrzycę pociąga za sobą poważne konsekwencje społeczno-ekonomiczne, a związane z nim koszty często przekraczają 10% budżetu danego kraju przeznaczonego na opiekę zdrowotną. U osób zdrowych insulina wydzielana jest dwufazowo w odpowiedzi na nagły wzrost glikemii. Faza pierwsza zachodzi w ciągu 5-10 minut, po niej zaś następuje druga faza wydzielania zrównoważonego lub rosnącego. Pierwsza faza wydzielania insuliny jest nieobecna w organizmach pacjentów z cukrzycą typu 2, co wskazuje na jej istotną rolę w regulacji insulinemii. Dążąc do zidentyfikowania mechanizmów kryjących się za dwufazowym wydzielaniem insuliny, naukowcy w finansowanym ze źródeł UE badaniu HCSP IN BETA-CELLS koncentrowali się na trzustkowych komórkach beta, jedynym typie komórek wytwarzających insulinę. Komórki te przechowują wytworzoną insulinę w ziarnistościach, następnie po wystąpieniu odpowiedniego bodźca chemicznego i elektrycznego, uwalniają ją w procesie egzocytozy. Sugeruje się, że dwufazowe wydzielanie insuliny ma swój początek w deplecji w obrębie puli łatwo uwalnianych ziarnistości (RRP). Przy użyciu elektrofizjologicznej metody patch clamp, naukowcy badali kanały wapniowe trzustkowych komórek beta, koncentrując się przede wszystkim na dynamice regulowanej przez jony wapnia egzocytozy insuliny. Dane uzyskane w drodze modelowania oraz dane eksperymentalne połączono w celu wykazania, iż do wydzielania insuliny dochodzi w odpowiedzi na minimalny napływ jonów wapnia, a ziarnistości wewnątrzwydzielnicze wydają się być umiejscowione w znacznej odległości od kanałów wapniowych. Aby przełożyć wyniki badań na ludzkie trzustkowe komórki beta, opracowano modele matematyczne egzocytozy i aktywności elektrycznej. Podobnie jak w komórkach myszy, ziarnistości wewnątrzwydzielnicze ludzkich komórek beta były umiejscowione w znacznej odległości od kanałów wapniowych, a ich właściwości elektrofizjologiczne umożliwiały aktywność elektryczną. W połączeniu z obrazowaniem jonów wapnia, wyniki te mogą pomóc badaczom w zrozumieniu mechanizmów aktywacji komórek beta i uwalniania insuliny. Podsumowując, te nowe informacje dotyczące ziarnistości wewnątrzwydzielniczych uwalniających insulinę w ludzkich komórkach beta oraz opracowane narzędzia i modele służące analizie egzocytozy kładą podwaliny pod dalsze badania nad mechanizmem zaburzonego wydzielania insuliny. W perspektywie długoterminowej wyniki te mogą pomóc w opracowaniu nowych metod leczenia farmakologicznego cukrzycy.
