Ученые России и Швеции в рамках гранта РНФ исследуют причины метаболического нарушения, которое приводит к развитию сахарного диабета (СД) второго типа. Чтобы найти «выключатель», который повышает или снижает чувствительность клеток к инсулину, в том числе при физических упражнениях, физиологи смоделировали это заболевание у мышей. Такой эксперимент впервые будет проведен на грызунах, чей возраст соответствует 50-80 годам жизни человека. Также будет изучена взаимосвязь метаболического синдрома и саркопении. Полученные данные помогут разработать новые подходы к лечению указанных недугов и повысить качество жизни людей предпенсионного и пожилого возраста.
Из ста процентов пациентов с сахарным диабетом почти 90 процентов приходится на второй тип. При этой форме у больного вырабатывается инсулин, но организм не может его эффективно использовать. Диабет второго типа развивается медленно и незаметно, многим людям диагноз ставят только после возникновения осложнений.
– В целом механизм развития болезни известен – сбой возникает на уровне белка, который обеспечивает доставку глюкозы в мышцы, – поясняет заведующий кафедрой спортивно-оздоровительного туризма, спортивной физиологии и медицины ФФК ТГУ Леонид Капилевич. – Почему «ломается» белок-транспортер, никто не знает. Однако ряд наблюдений показывает, что эти нарушения обратимы – положительный эффект дает физическая нагрузка. Наша задача – найти «ключ», который поможет глюкозе пройти через клеточную мембрану в мышцы и запустит процесс утилизации сахара.
Чтобы выяснить это, ученые поставили эксперимент на мышах. В рамках предыдущего проекта (поддержан научным фондом ТГУ им. Д.И. Менделеева) с помощью специального питания они смоделировали у грызунов СД-2. За 16 недель у мышей развилось ожирение, поднялся уровень сахара и инсулина – возникли все симптомы, характерные для СД-2. Затем грызунам обеспечили ежедневную физическую нагрузку – тренировки на беговой дорожке, специально созданной для эксперимента. В итоге ученые установили, что у группы, которая бегала утром, лучше снижался уровень глюкозы, у мышей, тренировавшихся вечером, – быстрее «падал» инсулин. Поскольку у мышей суточный ритм перевернут, для человека полученные данные следует рассматривать наоборот.
– Проект РНФ позволил нам продолжить ранее начатые исследования, – говорит Леонид Капилевич. – Научным руководителем нового проекта является Александр Чибалин(Каролинский университет, Швеция), известный специалист в области физиологии скелетных мышц. Сейчас мы исследуем белки, РНК и другие соединения у животных, которые были задействованы в эксперименте. Сравнительный анализ поможет выявить изменения, которые происходили в процессе развития сахарного диабета и во время нормализации показателей. Таким образом, мы рассчитываем установить фактор, который лежит в основе нарушения регуляторного механизма и приводит к развитию этого тяжелого недуга.
По словам Леонида Капилевича, сейчас лечение СД-2 осуществляется в основном за счет строгой диеты, посильных физических нагрузок и некоторых препаратов, которые понижают сахар. Фундаментальные данные, на которые нацелены исследования ученых ТГУ, могут быть использованы для создания принципиально новых препаратов, стимулирующих запуск естественной утилизации сахара в организме пациента.
Чтобы узнать о механизме развития СД 2 как можно больше, ученые впервые в исследовании диабета проведут эксперимент на взрослых мышах, чей возраст соответствует 50-80 годам человеческой жизни. Сложность заключается в том, что стандартный возраст грызунов из чистых линий, на которых проводятся исследования, – два месяца. Для исследований животных специально дорастят до 8-месячного возраста. После этого при помощи спецпитания у них смоделируют диабет, затем несколько групп приступят к тренировкам. В итоге ученые смогут, во-первых, уточнить молекулярные механизмы формирования невосприимчивости мышечных клеток к инсулину и снижения способности поглощать глюкозу из крови, а во-вторых, выяснить, за счет каких факторов физические упражнения способны повернуть этот процесс вспять.
Параллельно исследователи будут устанавливать взаимосвязи между метаболическим синдромом и развитием саркопении – атрофии скелетной мускулатуры, которая приводит к физической немощи человека.
– Процесс потери мышечной ткани и замены ее на соединительную начинается уже после 35 лет, «расцвет» приходится на 50-60 лет, – уточняет Леонид Капилевич. – Эта проблема для человечества стоит очень остро, саркопения – один из основных факторов снижения качества жизни в пожилом возрасте. Есть разрозненные данные о том, что в развития данной патологии «виноват» не только возраст, большую роль играют метаболические нарушения. Мы хотим проверить, насколько сильна эта взаимосвязь. Если наша гипотеза верна, значит, можно найти новые пути коррекции метаболического синдрома, которые позволят отдалить или предотвратить развитие саркопении.