Диабетът е заболяване, характеризиращо се с необичайно високо ниво на глюкоза в кръвта (хипергликемия или това, което е общоизвестно като притежание кръвна захар). Основният регулатор на нивото на глюкозата в кръвта (гликемия) е инсулин, хормон, секретиран от  клетки на панкреас когато открият покачване на споменатото ниво (промяна от нормогликемия към хипергликемия). След като се секретира, инсулинът достига до останалите тъкани на тялото (тъкани като скелетни мускули, мастна тъкан или черния дроб) и им казва да поемат глюкоза. Тази абсорбция връща нивото на кръвната глюкоза към нормалното или нормогликемия.

ролята

Модел на инсулинова резистентност (Източник: Wikimedia Commons)

Групата на д-р Caelles изследва молекулярните механизми, които се променят при диабет тип 2 и по-специално тези, които участват в инсулиновата резистентност, при което протеинът JNK има много важна роля.

JNK Това е протеин, който се намира вътре в клетката и участва в множество процеси, главно възпалителни. В този смисъл разширяването на мастната тъкан, което се случва по време на затлъстяване, е свързано с a хроничен възпалителен процес ниска интензивност, при която активността на JNK е необичайно висока. Това повишаване на JNK активността е една от молекулните причини за инсулинова резистентност. Следователно, инхибирането на активността на JNK е свързано с подобряване на отговора на инсулин и представлява потенциална терапевтична алтернатива при лечението на диабет тип 2. В този контекст групата на д-р Caelles демонстрира, че TZD чрез PPARγ предотвратяват затлъстяването индуцирана JNK активация и, като следствие, повишаване на отговора към инсулин. От това проучване беше направено заключението, че антидиабетното действие на TZD се основава на този молекулярен механизъм.

Тъй като рецепторът за TZDs, PPARy, се предпочита да се експресира в мастната тъкан, се предполагаше, че TZD действат главно върху тази тъкан. В един от последните му статии, Д-р Caelles решава да проучи дали TZD могат да действат директно върху секретиращите инсулин клетки на панкреаса, като се има предвид, че техният рецептор, макар и в по-малка степен, също се експресира в тези клетки. За да проведе това проучване, той разработи a модел на трансгенна мишка което също представлява пример за това как активирането на един протеин в специфичен клетъчен тип може да промени хомеостазата на целия организъм.

Глюкозозависим механизъм, чрез който инсулинът се секретира в бета клетки на панкреаса (Източник: Wikimedia Commons)

JNK трябва да бъде активиран, за да играе своята роля. Тъй като групата искаше да се съсредоточи върху изучаването на ролята на JNK в инсулиновата резистентност в бета клетките на панкреаса, те трябваше да го активират специално в тези клетки на мишката. За да направят това, те избраха MKK7, протеин, който активира JNK, и по-специално, мутантна версия, MKK7D, чието само присъствие в клетката поддържа JNK постоянно активна. За да се постигне, че MKK7D се експресира само в  клетки на панкреаса, във всички клетки на организма е проектиран експресионен трансген с конститутивен промотор, който има под свой контрол последователността на гена MKK7D, предшествана от последователността на ген кодиращ зелен флуоресцентен протеин (GFP, от Зелено Fлуоресцентен Pротеин). GFP генът е фланкиран от две сигнални последователности, наречени LoxP. При тези условия се експресира генът, който е в контакт с промотора: в този случай, GFP гена. Тази конструкция се инжектира в миши ооцити и се получават трансгенни мишки.

За да се получи MKK7D да се експресира и да се експресира само в  клетките на панкреаса, тези мишки бяха кръстосани с други мишки, които също бяха генетично модифицирани, носейки трансген, кодиран за Cre рекомбиназен протеин, който е способен да изрязва и поставя LoxP сигнали (тези, които фланкират гена GFP). При тези мишки експресията на гена Cre рекомбиназа е ограничена до  клетки, поради което само в тях се елиминира GFP гена и едновременно с това се индуцира експресията на MKK7D. Накрая, това води до трайно активиране на JNK изключително в тези клетки.

Изследването на тези мишки позволи да се заключи, че въпреки че хроничното активиране на JNK не влияе върху морфологията или оцеляването на клетките и не влияе върху количеството произведен от тях инсулин, то го прави влияе неблагоприятно на индуцирана от хипергликемия секреция на инсулин от клетките панкреас. Поради това мишките показват непоносимост към глюкоза (ситуация, при която кръвната захар остава повишена за по-дълго от нормалното), което се облекчава чрез лечение с TZD. В допълнение към демонстрирането на ролята на JNK в регулирането на секрецията на инсулин в отговор на глюкозата, тази работа беше пионер в доказването, че тези лекарства действат и на клетъчно ниво  па nкреатичен.

Трансгенните мишки, генерирани в това проучване, ще служат за продължаване на изучаването на молекулярните пътища на pan клетки на панкреаса и ще представляват работещ инструмент за изследване на диабета, заболяване, което засяга 1 на 11 души и какво е отговорен за смъртта на милион и половина души годишно.