Insulina jest hormonem produkowanym przez trzustkę, który reguluje poziom cukru we krwi w organizmie. Nowe badanie przeprowadzone przez Uniwersytet w Würzburgu sugeruje, że ćwiczenia mogą ograniczać produkcję tego hormonu.
Insulina jest ważnym hormonem, który odgrywa kluczową rolę w regulacji metabolizmu cukru u ludzi i innych organizmów. Mechanizmy, za pomocą których wykonuje to zadanie, są dobrze poznane. Mniej jednak wiadomo na temat kontroli
insulina
Insulina jest hormonem regulującym poziom glukozy (cukru) we krwi. Jest wytwarzany przez trzustkę i uwalniany do krwioobiegu, gdy wzrasta poziom glukozy we krwi, na przykład po posiłku. Insulina pomaga transportować glukozę z krwioobiegu do komórek, gdzie może być wykorzystana jako źródło energii lub przechowywana do późniejszego wykorzystania. Insulina pomaga również regulować metabolizm tłuszczów i białek. U osób z cukrzycą ich organizm nie wytwarza wystarczającej ilości insuliny lub nie reaguje prawidłowo na insulinę, co prowadzi do wysokiego poziomu cukru we krwi, co może prowadzić do poważnych problemów zdrowotnych, jeśli nie jest leczone.
” data-gt-translate-attributes=”[{“attribute”:”data-cmtooltip”, “format”:”html”}]”>komórki wydzielające insulinę i wynikające z tego wydzielanie insuliny.
Naukowcy z Biocentrum Julius-Maximilians-Universität (JMU) Würzburg w Niemczech dokonali nowych odkryć dotyczących kontroli wydzielania insuliny w swoich ostatnich badaniach opublikowanych w Current Biology. Zespół kierowany przez dr Jana Ache wykorzystał muszkę owocową Drosophila melanogaster jako organizm modelowy. Co ciekawe, ta mucha również uwalnia insulinę po jedzeniu, ale w przeciwieństwie do ludzi, hormon ten nie jest wytwarzany przez komórki trzustki, ale raczej przez komórki nerwowe w mózgu.
Rysunek pokazuje związek między ruchem a regulacją komórek produkujących insulinę u muszki owocowej. Źródło: Sander Liessem / Uniwersytet w Würzburgu
Pomiary elektrofizjologiczne u much aktywnych
Grupa JMU odkryła, że aktywność fizyczna muchy ma silny wpływ na jej komórki produkujące insulinę. Po raz pierwszy naukowcy zmierzyli elektrofizjologicznie aktywność tych komórek podczas chodzenia i latania Drosophila.
Wynik: kiedy Drosophila zaczyna chodzić lub latać, jego komórki produkujące insulinę są natychmiast hamowane y. Kiedy mucha przestaje się poruszać, aktywność komórek ponownie gwałtownie wzrasta i przekracza normalny poziom.
„Stawiamy hipotezę, że niska aktywność komórek produkujących insulinę podczas chodzenia i lotu przyczynia się do dostarczania cukrów w celu zaspokojenia zwiększonego zapotrzebowania na energię” – mówi dr Sander Liessem, pierwszy autor publikacji. „Podejrzewamy, że zwiększona aktywność po ćwiczeniach pomaga uzupełnić zapasy energii muchy, na przykład w mięśniach”.
Cukier we krwi nie odgrywa żadnej roli w regulacji
Zespół JMU był również w stanie wykazać, że szybkie, zależne od zachowania hamowanie komórek produkujących insulinę jest aktywnie kontrolowane przez szlaki nerwowe. „Jest to w dużej mierze niezależne od zmian stężenia cukru we krwi muchy” – wyjaśnia współautorka, dr Martina Held.
Przewidywanie przez organizm zwiększonego zapotrzebowania na energię w ten sposób ma sens, aby zapobiec ekstremalnym wahaniom poziomu cukru we krwi.
Insulina prawie się nie zmieniła podczas ewolucji
Czy wyniki pozwalają na wyciągnięcie wniosków na temat ludzi? Prawdopodobnie.
„Chociaż uwalnianie insuliny u muszek owocowych odbywa się za pośrednictwem innych komórek niż u ludzi, cząsteczka insuliny i jej funkcja prawie się nie zmieniły w trakcie ewolucji” – mówi Jan Ache. W ciągu ostatnich 20 lat, używając Drosophila jako organizmu modelowego, uzyskano już odpowiedzi na wiele fundamentalnych pytań, które mogą również przyczynić się do lepszego zrozumienia defektów metabolicznych u ludzi i związanych z nimi chorób, takich jak cukrzyca czy otyłość.
Mniej insuliny oznacza długowieczność
„Ekscytujące jest to, że zmniejszona aktywność insuliny przyczynia się do zdrowego starzenia się i długowieczności” – mówi Sander Liessem. Zostało to już wykazane u much, myszy, ludzi i innych
gatunek
Gatunek to grupa żywych organizmów, które mają zestaw wspólnych cech i są w stanie rozmnażać się i wydawać płodne potomstwo. Pojęcie gatunku jest ważne w biologii, ponieważ służy do klasyfikowania i organizowania różnorodności życia. Istnieją różne sposoby definiowania gatunku, ale najszerzej akceptowanym jest koncepcja gatunku biologicznego, która definiuje gatunek jako grupę organizmów, które mogą się krzyżować i wydawać zdolne do życia potomstwo w naturze. Definicja ta jest szeroko stosowana w biologii ewolucyjnej i ekologii do identyfikacji i klasyfikacji żywych organizmów.
” data-gt-translate-attributes=”[{„atrybut”:”data-cmtooltip”, „format”:”html”}]”>gatunki. To samo dotyczy aktywnego trybu życia. „Nasza praca pokazuje możliwy związek wyjaśniający, w jaki sposób aktywność fizyczna może pozytywnie wpływać na regulację insuliny poprzez neuronalne szlaki sygnałowe”.
Dalsze kroki w badaniach
Następnie zespół Jana Ache planuje zbadać, które neuroprzekaźniki i obwody neuronalne są odpowiedzialne za zmiany aktywności obserwowane w komórkach muchy produkujących insulinę. Będzie to prawdopodobnie trudne: w procesach neuromodulacyjnych zaangażowanych jest mnóstwo substancji przekaźnikowych i hormonów, a poszczególne substancje mogą mieć przeciwstawne lub uzupełniające się działanie w połączeniu.
Grupa analizuje obecnie wiele sposobów, w jakie komórki produkujące insulinę przetwarzają dane wejściowe z zewnątrz. Badają też inne czynniki, które mogą mieć wpływ na aktywność tych komórek, np. wiek muchy czy jej stan odżywienia.
„Równolegle badamy neuronalną kontrolę zachowania podczas chodzenia i lotu”, wyjaśnia Jan Ache. Mówi, że długoterminowym celem jego grupy jest połączenie tych dwóch pytań badawczych: w jaki sposób mózg kontroluje chodzenie i inne zachowania oraz w jaki sposób układ nerwowy zapewnia odpowiednią regulację bilansu energetycznego?
Odniesienie: „Zależna od zachowania modulacja komórek produkujących insulinę w Drosophila” Sander Liessem, Martina Held, Rituja S. Bisen, Hannah Haberkern, Haluk Lacin, Till Bockemühl i Jan M. Ache, 28 grudnia 2022 r., Current Biology.
DOI: 10.1016/j.cub.2022.12.005
