Ее последнее открытие в отношении этого пути бета-клеток, опубликованное в журнале Diabetes, показывает потенциал повышения эффективности существующих лекарств от диабета, а также снижения некоторых нежелательных побочных эффектов этих лекарств.Потребность в улучшении лечения велика. Диабет — это заболевание, характеризующееся повышенным уровнем сахара в крови, которым страдает каждый 10-й взрослый в США и которое удваивает риск ранней смерти. Более 30 миллионов человек в США страдают диабетом, который является седьмой по значимости причиной смерти, а также приводит к слепоте и ампутации нижних конечностей.
В 2013 году исследователи UAB обнаружили, что либо диабет, либо повышенная выработка белка TXNIP вызывают экспрессию бета-клетками микроРНК-204 или miR-204, и эта микроРНК, в свою очередь, блокирует выработку инсулина. Группа Шалев теперь обнаружила еще одну жизненно важную роль miR-204 — регулирование рецептора клеточной поверхности, который является мишенью многих новых лекарств от диабета 2 типа, таких как Byetta, Victoza, Trulicity, Januvia, Onglyza и Tradjenta. Этой лекарственной мишенью является рецептор глюкагоноподобного пептида 1 или GLP1R. Активация GLP1R этими препаратами помогает бета-клеткам производить и секретировать больше инсулина.
Новая работа Шалева была проведена на бета-клетках крыс, генетически модифицированных мышах, островках поджелудочной железы мышей и островках поджелудочной железы человека. Здоровые бета-клетки, обнаруженные в островках поджелудочной железы, вырабатывают инсулин для контроля уровня сахара в крови; при диабете бета-клетки нарушены, дисфункциональны и имеют более низкие уровни GLP1R.
В исследовании диабета Шалев и его коллеги обнаружили, что избыточная экспрессия miR-204 снижает экспрессию GLP1R в бета-клетках крыс, а также в островках поджелудочной железы мыши и человека. Напротив, нокдаун miR-204 увеличивает экспрессию GLP1R в этих клетках и островках поджелудочной железы.
Повышенная экспрессия GLP1R полезна, потому что помогает передавать сигнал бета-клеткам, чтобы секретировать больше инсулина, например, после еды. Кроме того, многие новые лекарства от диабета действуют как агонисты, активируя GLP1R. Более высокая экспрессия может позволить использовать более низкую дозу лекарства для лечения диабета, тем самым уменьшая дозозависимые побочные эффекты.
У мышей исследователи UAB обнаружили, что делеция miR-204 вызывает усиление экспрессии GLP1R, а также лучший контроль секреции инсулина и глюкозы. Кроме того, мыши с нокаутом были более чувствительны к агонисту GLP1R в тестах на толерантность к глюкозе. Когда мышей с нокаутом GLP1R использовали в модели диабета, где бета-клетки повреждались низкими дозами токсина стрептозотоцина, мыши с диабетом показали улучшенный контроль глюкозы и повышенные уровни инсулина в сыворотке.
Эти результаты предполагают, что подавление miR-204, которое теперь обнаруживается как вышестоящий регулятор GLP1R, может привести к лучшему лечению диабета.Один из ключевых фактов о miR-204 может способствовать дальнейшему улучшению лечения. Эта микроРНК в высокой степени экспрессируется в бета-клетках, но не в высокой степени экспрессируется в остальной части поджелудочной железы или в клетках желудочно-кишечного тракта, которые также экспрессируют GLP1R и, следовательно, отвечают на агонисты GLP1R. Таким образом, ингибитор miR-204 будет относительно селективным для бета-клеток.
«Эта новая концепция ингибирования микроРНК нецелевым образом, но с использованием преимущества ее ограниченного тканевого распределения и, тем самым, избирательной активации ее генов-мишеней в этой ткани, может иметь далеко идущие последствия для биологии микроРНК и нацеливания на тканеспецифические гены в целом. , — сказал Шалев.«Поскольку miR-204 экспрессируется в основном в бета-клетках поджелудочной железы, манипулирование его уровнями позволяет добиться преимущественной регуляции GLP1R в бета-клетках, где он помогает секретировать инсулин, а не в желудочно-кишечной системе, где он может вызывать тошноту и нарушение опорожнения желудка», или в поджелудочной железе, где это может увеличить риск панкреатита », — сказал Шалев. «Таким образом, ингибируя miR-204, можно усилить эффекты агонистов GLP1R на секрецию инсулина, тем самым снижая необходимую дозу и избегая некоторых дозозависимых побочных эффектов».Механизм, с помощью которого miR-204 подавляет экспрессию GLP1R, заключается в связывании микроРНК с 3-первичной нетранслируемой областью матричной РНК GLP1R.
Такое связывание является известным методом контроля экспрессии генов с помощью микроРНК. Исследователи UAB обнаружили это специфическое связывание с помощью программного обеспечения для прогнозирования мишеней микроРНК.
Они обнаружили два сайта связывания для miR-204 в информационной РНК для человеческого GLP1R и один сайт связывания в информационной РНК для мышиного GLP1R. Когда они мутировали эти сайты связывания, это устранило регуляторный эффект miR-204.Кроме того, группа Shalev показала новую связь между передачей сигналов TXNIP и GLP1R.
Мыши с бета-клеточно-специфическим нокаутом белка TXNIP имели более низкие уровни miR-204 и более высокую экспрессию GLP1R, и у мышей наблюдали повышенную секрецию инсулина и контроль глюкозы в ответ на агонист GLP1R. Таким образом, посредством как контроля выработки инсулина, так и регуляции GLP1R, а также регуляции развернутого белкового ответа и апоптоза бета-клеток, miR-204, по-видимому, играет ключевую роль в контроле функции бета-клеток в поджелудочной железе.