Кости обычно считаются кальцинированными, инертными структурами, но исследователи из Медицинского центра Колумбийского университета теперь определили удивительную и критически важную новую функцию скелета. Они впервые показали, что скелет является эндокринным органом, который помогает контролировать метаболизм сахара и вес и, как таковой, является основным детерминантом развития диабета 2 типа.
Исследование, опубликованное в выпуске Cell от 10 августа, демонстрирует, что костные клетки выделяют гормон под названием остеокальцин, который контролирует регулирование уровня сахара в крови (глюкозы) и отложения жира с помощью синергических механизмов, ранее не известных. Обычно повышение секреции инсулина сопровождается снижением чувствительности к инсулину. Остеокальцин, однако, увеличивает как секрецию, так и чувствительность к инсулину, в дополнение к увеличению количества клеток, продуцирующих инсулин, и уменьшению запасов жира.
В этом опубликованном исследовании авторы показывают, что повышение активности остеокальцина предотвращает развитие диабета 2 типа и ожирения у мышей. Это открытие потенциально открывает двери для новых терапевтических возможностей для профилактики и лечения диабета 2 типа.
«Открытие того, что наши кости несут ответственность за регулирование уровня сахара в крови способами, которые ранее не были известны, полностью меняет наше понимание функции скелета и раскрывает важный аспект энергетического метаболизма», – сказал Джерард Карсенти, M.D., Ph.D., заведующий кафедрой генетики и развития Медицинского центра Колумбийского университета, профессор фундаментальных наук Пола Маркса и старший автор статьи. «Эти результаты раскрывают важный аспект эндокринологии, который до сих пор недооценивался.”
Карсенти и его коллеги ранее показали, что лептин, гормон, выделяемый жировыми клетками, действует на костную массу и в конечном итоге контролирует ее. Они рассудили, что кости, в свою очередь, должны взаимодействовать с жиром, поэтому они искали в костно-образующих клетках молекулы, которые потенциально могли бы посылать сигналы обратно в жировые клетки.
Исследователи обнаружили, что остеокальцин, белок, вырабатываемый только костеобразующими клетками (остеобластами), был не просто структурным белком, а скорее гормоном с совершенно неожиданными и важными функциями. Остеокальцин направляет бета-клетки поджелудочной железы, которые производят запас инсулина в организме, для производства большего количества инсулина. В то же время остеокальцин заставляет жировые клетки выделять гормон адипонектин, который улучшает чувствительность к инсулину. Это открытие впервые показало, что один гормон выполняет синергетическую функцию в регулировании секреции инсулина и чувствительности к инсулину, и что этот координирующий сигнал исходит от скелета. Кроме того, остеокальцин увеличивает выработку бета-клеток, продуцирующих инсулин, что считается одной из лучших, но в настоящее время недостижимой стратегией лечения диабета.
Было показано, что у людей с диабетом 2 типа низкий уровень остеокальцина, что позволяет предположить, что изменение активности этой молекулы может быть эффективным лечением. Эта гипотеза подтверждается исследованием Колумбийского университета, которое показало, что мышам с высоким уровнем активности остеокальцина не позволяли набирать вес или становиться диабетиками, даже если они ели диету с высоким содержанием жиров. Анализ мышей, лишенных белка остеокальцина, показал, что у них был диабет 2 типа, повышенная жировая масса, снижение экспрессии инсулина и адипонектина и снижение пролиферации бета-клеток.
Это исследование было поддержано Национальными институтами здравоохранения, Американской диабетической ассоциацией, Японским обществом содействия науке и Министерством здравоохранения Пенсильвании.
В настоящее время исследователи изучают роль остеокальцина в регуляции уровня сахара в крови у людей и продолжают исследования взаимосвязи между остеокальцином и появлением диабета 2 типа и ожирения.
Источник: Медицинский центр Колумбийского университета