Правильно налаштувавши зіпсований біологічний годинник у клітинах підшлункової залози, можна знизити ризик діабету.
Як і багато іншого в нашому тілі, обмін речовин підпорядковується біологічним ритмам. Це означає, наприклад, що якісь клітини, які синтезують гормони для метаболізму, синтезують їх в різний час доби по-різному. Зокрема, так йдуть справи з інсуліном і глюкагоном - головними гормонами вуглеводного метаболізму, синтезованими в підшлунковій залозі.
Інсулін, як ми пам'ятаємо, стимулює клітини поглинати глюкозу з крові. Глюкагон змушує клітини печінки розщеплювати глікоген - полісахарид, у вигляді якого тваринні клітини зберігають запаси вуглеводів; глікоген розщеплюється до глюкози, яка тут же надходить у кров. Як ми знову ж пам'ятаємо, з інсуліном пов'язана така неприємна хвороба, як діабет: у разі діабету другого типу клітини тіла (в першу чергу, клітини печінки, м'язів і жирової тканини) перестають сприймати інсулінові сигнали. Якщо динаміка інсуліну залежить від біологічних ритмів, то, можливо, діабет може виникнути в тому числі через «годинникові» аномалії.
Кілька років тому співробітники Женевського університету виявили, що якщо у клітин підшлункової залози вивести з ладу їх годинниковий механізм, то порушиться виділення інсуліну і глюкагону в кров, і організм опиниться на порозі діабету. Ті експерименти ставили на гризунах, отримані результати вирішили перевірити на клітинах людини, і з ними вийшло те ж саме: через зламані години порушувалася секреція гормонів.
У наступних експериментах було вирішено взяти клітини підшлункової залози у вже хворих на діабет другого типу і порівняти їх з клітинами здорових людей. Тепер завдання було зворотним - переконатися, що при справжньому діабеті в клітинах залози погано працюють біологічні ритми. Оскільки їх механізм - це система генів і білків, за годинником можна стежити методами молекулярної біології: наприклад, приєднати до одного з таких білків мітку, що світиться, і потім спостерігати, як змінюється світіння клітини протягом доби. Якщо годинник працює нормально, то коливання в кількості «годинникових» молекул буде видно дуже добре, і коливання ці будуть відбуватися синхронно у всіх клітин.
У статті в PNAS сказано, що годинник у людських діабетичних клітин дійсно працював погано: амплітуди коливань в рівні годинникових молекули були нижче, ніж в нормі (тобто коливання були більш згладжені), і ритми різних клітин були розсинхронізовані один з одним. У результаті клітини виділяли гормони кожна сама по собі, без узгодження один з одним; все відбувалося точно так само, як у клітин, у яких спеціально виводили їх ладу їх біологічний годинник.
За словами авторів роботи, клітини підшлункової залози, які втратили ритм, перестають правильно сприймати сигнали, пов'язані з прийомом їжі. В результаті рівень інсуліну залишається низьким, коли він повинен бути високим, і стає високим, коли він повинен бути низьким. Але ситуацію можна виправити за допомогою речовини нобілетин, що міститься в лимонній шкірці.
Нобілетин зв'язується з одним з білків, які керують біологічним годинником - і в результаті біля клітин відновлювалася амплітуда ритмів і приходила в норму секреція інсуліну. При цьому повинен зменшитися і ризик діабету, однак наскільки він зменшується, буде ясно тільки після додаткових досліджень - все-таки поки експерименти ставили тільки з клітинами, нехай і людськими.
Засмучений біологічний годинник пов'язаний з діабетом різними способами. Наприклад, ми якось говорили, що одна тільки безсонна ніч посилює жирову тканину в нашому тілі, і що в різний час доби наш організм бере енергію з різних джерел: якщо вранці найбільше витрачається вуглеводів, то ввечері в метаболічну топку відправляються переважно жири. Якщо аномалії в добових ритмах додадуть надмірної ваги, то й шанси захворіти на діабет збільшаться - адже діабет 2 типу, як відомо, йде рука об руку з ожирінням.