Найдена причина проблем с сосудами при диабете
Исследователи из НИИ Физико-химической биологии им. А.М. Белозерского выявили механизм возникновения тяжелых осложнений сахарного диабета — ретинопатии и нефропатии — поражений кровеносных сосудов сетчатки и почек. Оказалось, что гормон глюкагон, чей синтез в норме подавляется сигналами от инсулина, накапливаясь в больших количествах, заставляет нейтрофилы, прикрепленные к стенкам сосудов, выделять противомикробные соединения. Они действуют не только на бактерии, но и на клетки, выстилающие сосуды, повреждая их. Научная статья опубликована в журнале Mediators of Inflammation.
Было установлено, что физиологически нормальная концентрация инсулина в крови поддерживает целостность стенок сосудов и препятствует развитию воспалительных реакций. Похожим действием обладает и одна из форм женского полового гормона эстрадиола — 17-β эстрадиол. Воспаление возникает, когда нейтрофилы — клетки иммунной системы — прикрепляются к внутренним стенкам сосудов и выделяют ферменты, разрушающие бактерии и другие чужеродные объекты. Эти ферменты попадают и в кровь, где действуют по прямому назначению, и в клетки внутренней выстилки сосудов, повреждая их. Также нейтрофилы способны захватывать небольшие частицы патогенов и выполнять роль «смертников», погибая вместе с бактериями вокруг них.
Зная об описанных связях инсулина и воспаления, а также воспаления и нейтрофилов, исследователи выделили из крови взрослых здоровых добровольцев клетки соответствующего типа. В питательную среду, в которой находились изолированные из крови клетки, вносили либо инсулин, либо глюкагон (другой гормон поджелудочной железы), либо 17-β эстрадиол. Концентрация всех гормонов была одинаковой — 0,1 микромоль/л. Затем в этот же раствор опускали предметные стекла, покрытые пленками из белка фибронектина, входящего в состав стенок сосудов.
Через 20 минут предметные стекла отправляли на изучение с помощью электронного микроскопа, а из питательной жидкости, в которой находились нейтрофилы и упомянутые гормоны, отфильтровывали белки. Количество аминокислот различных типов в этих белках анализировали путем электрофореза в полиакриламидном геле.
Изображения фибронектиновых пленок, полученные с помощью электронного микроскопа, показали, что форма прикрепленных к ним нейтрофилов практически не зависит от того, каким гормоном на них действуют и действуют ли вообще. Однако гормоны влияли на состав белков, выделяемых нейтрофилами. Клетки, которым в питательную среду добавили инсулин или 17-β эстрадиол, производили в основном матриксные металлопротеиназы 8 и 9. Эти ферменты изменяют структуру матрикса — пленки, к которой присоединяются нейтрофилы (в эксперименте ее роль играл фибронектин). Под действием глюкагона нейтрофилы образуют в в первую очередь катепсин G. Этот белок стимулирует воспалительные реакции, разрушая бактерии, однако в избыточных количествах он наносит вред и белкам собственных клеток организма — в том числе внутренней выстилке сосудов.
Авторы исследования предположили, что усиление секреции катепсина G нейтрофилами при сахарном диабете во многом и приводит к нарушениям строения и работы кровеносных сосудов и, как следствие, ретинопатии и нефропатии. Дело в том, что глюкагон и инсулин подавляют выработку друг друга. Когда инсулина в крови достаточно, глюкагон производится поджелудочной железой в небольших количествах, не способных оказать серьезного влияния на деятельность нейтрофилов. Однако когда инсулина мало или клетки неспособны «почувствовать» его наличие, выработка глюкагона практически не ограничена, и его избыток активирует выброс катепсина G нейтрофилами. Как следствие, внутренние стенки кровеносных сосудов, на которых закрепились нейтрофилы, разрушаются этим белком, и возникают нефро- и ретинопатии.
