Đột phá bệnh tiểu đường: Các tế bào sản xuất Insulin được hình thành bằng cách sử dụng thuốc sốt rét

Bệnh tiểu đường hiện đang ảnh hưởng đến 29 triệu người Mỹ. Trong nhiều thập kỷ, các nhà nghiên cứu đã cố gắng để thay thế các tế bào insulin của tuyến tụy bị phá hủy bởi căn bệnh này. Nghiên cứu đột phá có thể đã tìm ra cách biến đổi tế bào alpha thành tế bào beta sản xuất insulin.

Bệnh tiểu đường được xếp hạng là nguyên nhân gây tử vong hàng đầu thứ bảy tại Hoa Kỳ, theo Trung tâm Kiểm soát và Phòng ngừa Dịch bệnh (CDC).

CDC báo cáo rằng 29 triệu người Mỹ hiện đang sống với căn bệnh này, và 86 triệu người khác bị tiền đái tháo đường.

Bệnh tiểu đường loại 1 được đặc trưng bởi sự không có khả năng của tuyến tụy sản xuất insulin. Cụ thể hơn, hệ thống miễn dịch của cơ thể ngừng nhận ra các tế bào beta thường chịu trách nhiệm sản xuất insulin. Thay vào đó, nó tấn công và phá hủy chúng.

Nếu không có insulin – thông thường “bảo” cơ thể bắt đầu giảm lượng đường – lượng đường trong máu không thể đi vào tế bào, nơi nó thường biến thành năng lượng. Kết quả là, glucose bị mắc kẹt trong máu, dẫn đến bệnh tiểu đường.

Trong nhiều thập kỷ, các nhà khoa học đã cố gắng tìm cách thay thế các tế bào beta này – đôi khi được gọi là các tế bào đảo nhỏ vì chúng nằm trong một khu vực nội tiết của tuyến tụy được gọi là các đảo nhỏ của Langerhans.

Các nhà nghiên cứu đã cố gắng thay thế các tế bào beta bị phá hủy bằng những tế bào mới sử dụng tế bào gốc và tế bào trưởng thành. Mặc dù kết quả có vẻ đáng khích lệ nhưng họ vẫn chưa thành công.

Hiện nay, các nhà nghiên cứu từ Trung tâm Nghiên cứu Y học Phân tử CeMM ở Áo dường như đã tìm thấy mối liên kết còn thiếu, hy vọng chữa bệnh tiểu đường loại 1.

Vai trò của các tế bào alpha và beta

Một nhóm các nhà nghiên cứu – dẫn đầu bởi Stefan Kubicek, trưởng nhóm tại CeMM – đã kiểm tra vai trò của một loạt các loại thuốc được chấp thuận về chuyển đổi tế bào alpha và beta. Phát hiện của họ đã được công bố trên tạp chí

Ngoài các tế bào beta, các tế bào alpha và ba loại tế bào khác hình thành các đảo nhỏ của Langerhans trong tuyến tụy, nơi chúng chịu trách nhiệm điều chỉnh lượng đường trong máu.

Mặc dù các tế bào beta giúp giảm lượng đường trong máu, nhưng các tế bào alpha thì ngược lại, bằng cách tạo ra glucagon. Tuy nhiên, các tế bào alpha là linh hoạt: chúng có thể biến đổi thành các tế bào beta.

Trong trường hợp suy giảm tế bào beta cực đoan, các tế bào alpha đã được chứng minh là biến thành các tế bào beta sản xuất insulin, với sự trợ giúp của một chất điều chỉnh biểu sinh được gọi là Arx.

Các tế bào nội tiết cần các nhà quản lý để giữ bản sắc của chúng. Ví dụ, các nghiên cứu gần đây đã chỉ ra rằng sau khi các tế bào nội tiết đã phân biệt, để cho các tế bào beta duy trì nhận dạng của chúng, thì điều chỉnh biểu sinh tế bào alpha Arx cần phải được chủ động kìm nén.

“Arx điều chỉnh nhiều gen rất quan trọng đối với chức năng của một tế bào alpha”, Kubicek nói. “Công việc trước đây của cộng tác viên của chúng tôi, nhóm nghiên cứu của Patrick Collombat đã cho thấy một loại bỏ gen của Arx dẫn đến sự biến đổi của các tế bào alpha thành các tế bào beta.”

Vì vậy, tại thời điểm này, các nhà nghiên cứu biết rằng họ cần Arx để biến đổi các tế bào, nhưng họ không biết liệu có những yếu tố khác trong cơ thể con người đã ảnh hưởng đến quá trình này hay không.

Để điều tra điều này, Kubicek và nhóm nghiên cứu thiết kế các dòng tế bào alpha và beta và phân lập chúng khỏi môi trường của chúng. Họ phân tích các tế bào và chứng minh rằng sự thiếu hụt Arx là đủ để cung cấp cho một tế bào bản sắc beta của nó, và không có các yếu tố khác từ cơ thể con người được yêu cầu.

Thuốc sốt rét biến các tế bào alpha thành các tế bào sản xuất insulin

Bây giờ, các nhà khoa học đã có thể kiểm tra hiệu quả của một loạt các loại thuốc được phê duyệt trên các tế bào alpha nuôi cấy bằng cách sử dụng một xét nghiệm được thiết kế đặc biệt, hoàn toàn tự động.

Các nhà nghiên cứu phát hiện ra rằng artemisinin – một nhóm các loại thuốc thường được sử dụng để điều trị sốt rét – có tác dụng tương tự như sự mất mát trong Arx.

Nói cách khác, artemisinin đã biến đổi các tế bào alpha tuyến tụy thành các tế bào giống beta có chức năng sản xuất insulin.

Kubicek giải thích: “Với nghiên cứu của chúng tôi, chúng tôi có thể chỉ ra rằng artemisinin thay đổi chương trình biểu sinh của các tế bào alpha sản xuất glucagon và tạo ra những thay đổi sâu sắc về chức năng sinh hóa của chúng.

Cách này xảy ra là thông qua việc kích hoạt các thụ thể GABA.

Ảnh hưởng của GABA đối với động vật gặm nhấm và con người

GABA là một chất dẫn truyền thần kinh chính được tạo ra bởi các tế bào beta islet. Nó hoạt động như một máy phát trong các tế bào đảo nhỏ, nơi nó điều chỉnh sự tiết và chức năng của đảo nhỏ.

Artemisinin định hình lại các tế bào alpha bằng cách liên kết với một protein gọi là gephyrin. Protein này kích hoạt các thụ thể GABA, giống như các công tắc trung tâm của tín hiệu tế bào. Khi kết thúc chuỗi phản ứng sinh hóa dài hơn, GABA kích hoạt sản xuất insulin.

Nghiên cứu của Kubicek xác nhận các nghiên cứu chuột trước đây đã cho thấy GABA giúp biến đổi các tế bào alpha thành các tế bào beta. Một trong những nghiên cứu được dẫn dắt bởi Patrick Collombat và được xuất bản trong cùng một vấn đề.

Các tác dụng có lợi của artemisinin không chỉ được thể hiện trong các thí nghiệm dòng tế bào đơn lẻ mà còn trong các sinh vật mô hình. Kubicek và nhóm nghiên cứu đã chỉ ra rằng thuốc sốt rét tăng khối lượng tế bào beta và cải thiện cân bằng nội môi ở cá ngựa vằn, chuột và chuột.

Rất có thể tác dụng tương tự sẽ xảy ra ở người, theo các tác giả, bởi vì các mục tiêu phân tử cho artemisinin trong cá, động vật gặm nhấm và con người rất giống nhau.

“Rõ ràng, tác dụng lâu dài của artemisinin cần phải được kiểm tra, đặc biệt là khả năng phục hồi của các tế bào alpha của con người vẫn chưa được biết rõ, hơn nữa, các tế bào beta mới phải được bảo vệ khỏi hệ thống miễn dịch. và phương thức hành động của họ có thể hình thành nền tảng cho một liệu pháp hoàn toàn mới của bệnh tiểu đường loại 1. “

Tiến sĩ Stefan Kubicek

Đọc về bệnh tiểu đường và béo phì có thể được ngăn ngừa bằng một protein mới.