Диабет как прионное заболевание

Эксперименты, проведенные на лабораторных мышах учеными из Техасского университета, показали, что диабет способен передаваться вместе с дефектными белками подобно таким болезням, как коровье бешенство. Исследователи смогли заражать мышь диабетом, вводя ей белок другой мыши, у которой была эта болезнь. Столь неожиданный результат может изменить представления о том, как диабет передается от человека к человеку. Возможно, что, хотя диабетом нельзя заразиться как простудой, он может быть передан при переливании крови или даже с пищей. Но пока ученые говорят, что окончательные выводы делать еще рано.

Прионы – это белки особой структуры, которые способны вызывать превращения обычных белков организма в такие аномальные белки. Особенность строения прионов заключается в их третичной структуре, то есть форме, которую принимает, сворачиваясь в клубок, молекулярная цепочка. Обычно там, где цепочки «нормальных» белков принимают форму правозакрученной спирали, в которой аминогруппы соединены водородной связью с карбонильными группами, в прионах молекула образует так называемые бета-слои. При встрече с белками организма прионы способны запускать их перестройку в бета-слои.

Таким образом прионы порождают себе подобных, хотя у них нет никаких приспособлений специально предназначенных для передачи наследственной информации, вроде генома. Их нельзя назвать живыми организмами даже в той степени, в какой это определение подходит для вирусов. Прионы – не существа, а вещества. Для пораженного прионами организма их появление оборачивается серьезным заболеванием. Белки аномальной структуры не могут успешно выполнять свои обычные функции. Известные сейчас прионные заболевания поражают головной мозг и нервную ткань. Среди вызываемых прионами болезней губчатая энцефалопатия крупного рогатого скота («коровье бешенство»), болезнь Крейцфельда – Якоба, болезнь куру, почесуха овец. На данный момент прионные инфекции животных и людей неизлечимы. Они могут развиваться медленно, но, в конце концов, неизменно приводят к гибели. Подробнее о таких болезнях можно прочитать в особом очерке «Как раскрыть тайны прионов».

Существуют болезни, которые, хотя и не относятся к прионным инфекциям, схожи с ними в отношении накапливания в мозге аномально построенных белков. Они встречаются куда чаще прионных заболеваний. К ним относятся болезнь Альцгеймера, при которой в мозге появляются скопления белка β-амилоида. При болезнях Паркинсона и Хантингтона в мозге также обнаруживают белки аномальной формы.

Но сахарный диабет второго типа никогда не относили ни к прионным, ни к другим нейродегенеративным болезням. Однако ученые заметили, что в клетках поджелудочной железы у пациентов с диабетом накапливается белок амилин, или островковый амилоидный полипептид (islet amyloid polypeptide – IAPP). Он представляет собой гормон, который выделяется β-клетками островков Лангерганса в поджелудочной железе, наряду с их главным продуктом – инсулином. Выработка амилина составляет от 1 до 20 % от вырабатываемого клетками инсулина. Отложения амилина в поджелудочной железе врачи впервые заметили еще в 1901 году, но выделить этот белок и описать его структуру смогли лишь в 1987 году. Он отмечается у большинства больных сахарным диабетом второго типа, а также у некоторых пожилых людей, не имеющих признаков заболевания.

В нынешнем исследовании нейробиолог и биохимик Клаудио Сото (Claudio Soto) из Медицинской школы МакГоверна Техасского университета и его коллеги проверяли, способен ли амилин сам по себе вызывать диабет у мышей. В начале исследователи вырастили культуры клеток поджелудочной железы человека и молодых мышей, которые были генетически модифицированы и синтезировали большое количество человеческого амилина. Когда в культуру добавляли материал из поджелудочных желез взрослых мышей, у которых уже был диабет, накопление амилина в выращиваемых клетках стремительно возрастало. Скопления амилина появлялись в клетках, и когда к ним добавляли фибриллы амилина, синтезированные в лаборатории.

На втором этапе своей работы Клаудио Сото и его коллеги проверили, смогут ли они индуцировать накопление амилина не в клеточных культурах, а у живых мышей. В опыте использовались молодые мыши, опять-таки модифицированные, чтобы быть способными производить человеческий амилин, но здоровые. Им вводили синтезированный амилин или материал из поджелудочной железы мышей с диабетом, и в их клетках начинали расти скопления амилина. Даже малая толика привнесенного белка приводила к его быстрому накоплению, как в случаях с прионными инфекциями.

Ученые подтвердили, что скопления амилина, возникшие в организме мышей, вели и к появлению у них симптомов диабета второго типа. Концентрация глюкозы в их крови оказалась выше, чем у мышей из контрольной группы. И, как у страдающих диабетом людей, у них были аномальные результаты теста на толерантность к глюкозе.

«Мы можем вызвать полномасштабную болезнь, просто управляя этими скоплениями белка», – говорит Клаудио Сото. Но он добавляет, что полученные результаты не означают возможности передачи диабета через повседневные взаимодействия между людьми. Однако, по его словам, исследователи планируют проверить, распространяется ли болезнь способами, которыми обычно передаются прионы, например, через переливание крови или при трансплантации органов. Сото говорит, что люди также могут быть подвержены потенциальному заражению диабетом через пищу, например, если они съели мясо у животных, чьи поджелудочные железы начали накапливать IAPP.

Другие ученые пока полагают, что в опытах Клаудил Сото и его коллег болезнь передавалась при помощи искусственного средства – инъекции экстракта поджелудочной железы уже больных диабетом мышей и что нет никаких доказательств подобных заражений в реальной жизни. Также еще не подтверждена возможность подобной передачи на поджелудочной железе человека.

Статью, описывающую итоги исследования, опубликовал Journal of Experimental Medicine.