November 30, 2020

‘Rewiring’ metabolism in insulin-producing cells may aid Type 2 diabetes treatment

It could provide a promising new target to develop drugs for boosting insulin production in people with Type 2 diabetes

शोधकर्ताओं ने पहले अज्ञात तरीके से पता लगाया है कि अग्नाशयी कोशिकाएं यह तय करती हैं कि स्रावित करने के लिए कितना इंसुलिन है। यह लोगों में इंसुलिन उत्पादन को बढ़ाने के लिए दवाओं को विकसित करने के लिए एक नया लक्ष्य प्रदान कर सकता है मधुमेह प्रकार 2

हाल ही में प्रकाशित पत्रों की एक जोड़ी में कोशिका चयापचयविस्कॉन्सिन-मैडिसन विश्वविद्यालय के वैज्ञानिक और उनके सहकर्मी एक अनदेखी एंजाइम की ओर इशारा करते हैं जिसे प्राथमिक मार्ग अग्नाशयी बीटा कोशिकाओं में शर्करा के स्तर के रूप में पाइरूवेट काइनेज के रूप में जाना जाता है और इंसुलिन की उचित मात्रा जारी करता है।

कृन्तकों में और मानव अग्नाशय कोशिकाओं पर कई सबूत-से-अवधारणा प्रयोगों से, टीम ने पाया कि पाइरूवेट किनेज को उत्तेजित करने वाली दवाएं न केवल इंसुलिन के स्राव को बढ़ाती हैं, बल्कि यकृत, मांसपेशियों और लाल रक्त कोशिकाओं में अन्य चयापचय संबंधी प्रभाव डालती हैं। निष्कर्ष बताते हैं कि टाइप 2 मधुमेह का मुकाबला करने के लिए इंसुलिन स्राव को बढ़ाने के लिए पाइरूवेट किनेज को सक्रिय करने का एक नया तरीका हो सकता है, लेकिन किसी भी नए उपचार के उपलब्ध होने से पहले अधिक शोध की आवश्यकता होगी।

यूडब्ल्यू स्कूल ऑफ मेडिसिन एंड पब्लिक हेल्थ में मेडिसिन के एक प्रोफेसर मैथ्यू मेरिंस कहते हैं, “बहुत ज्यादा इंसुलिन रक्त शर्करा को खतरनाक स्तर तक कम कर सकता है, और बहुत कम इंसुलिन मधुमेह को जन्म दे सकता है।” “हम यहां पूछ रहे सवाल यह है: ग्लूकोज और अमीनो एसिड जैसे पोषक तत्व इंसुलिन की सही मात्रा जारी करने के लिए अग्न्याशय में बीटा कोशिकाओं को कैसे चालू करते हैं?”

रक्त में पोषक तत्वों की कोशिकाओं में कैसे प्रतिक्रिया होती है, इस बारे में प्रचलित समझ में प्रमुख जैव रासायनिक घटनाओं के विरोधाभासी समय को ध्यान से विघटित करके कार्य को पूरा किया गया। शोधकर्ता एक नए, समृद्ध मॉडल की ओर इशारा करते हैं यह समझने के लिए कि यह महत्वपूर्ण प्रक्रिया कैसे नियंत्रित होती है जो इन विसंगतियों को हल करती है।

दशकों तक, वैज्ञानिकों का मानना ​​था कि कोशिकाओं में ऊर्जा बनाने वाले माइटोकॉन्ड्रिया ने इंसुलिन स्राव की शुरुआत की। यह एक प्राकृतिक व्याख्या थी, क्योंकि माइटोकॉन्ड्रिया एटीपी के कम-ऊर्जा संस्करण, एडीपी को कम करने की प्रक्रिया में उच्च-ऊर्जा अणु एटीपी का उत्पादन करता है। एडीपी में गिरावट कैल्शियम को उत्तेजित करती है – संग्रहीत इंसुलिन को रिलीज करने के लिए अंतिम ट्रिगर।

लेकिन समय का कोई मतलब नहीं था। इंसुलिन के स्राव के शुरू होने के बाद माइटोकॉन्ड्रिया सबसे अधिक सक्रिय हैं, पहले नहीं। इसके अलावा, माइटोकॉन्ड्रिया इंसुलिन स्राव को ट्रिगर करने के लिए पर्याप्त ADP को समाप्त करने से पहले बाहर निकल जाएगा।

इन स्पष्ट विरोधाभासों को हल करने के लिए एक सुराग 1980 के दशक में हृदय की मांसपेशियों की कोशिकाओं पर अध्ययन से आया था। उस समय, वैज्ञानिकों ने पाया कि एंजाइम पाइरूवेट काइनेज – जो चीनी को ऊर्जा में परिवर्तित करता है, स्वतंत्र रूप से माइटोकॉन्ड्रिया – एडीपी को भी गंभीर रूप से ख़त्म कर सकता है। यह प्रक्रिया अग्न्याशय में इंसुलिन रिलीज में शामिल एडीपी-सेंसिंग प्रोटीन के पास होती है। हो सकता है, मेरिन की टीम ने सोचा, अग्न्याशय ने इस निकटता का लाभ उठाकर इंसुलिन की रिहाई को ठीक किया।

प्रारंभिक प्रयोगों में, शोधकर्ताओं ने पाइरूवेट किनसे युक्त अग्नाशय कोशिकाओं के वर्गों को चीनी और एडीपी की आपूर्ति की। एंजाइम ने दोनों घटकों को पकड़ लिया, एडीपी को कम कर दिया। चूँकि पाइरूवेट किनेज एडीपी-सेंसिंग प्रोटीन के पास स्थित था जो इंसुलिन स्राव को ट्रिगर करता है, इसका बड़ा प्रभाव पड़ा।

“हमारे पेपर में महत्वपूर्ण अवधारणाओं में से एक है: चयापचय का स्थान इसके कार्य के लिए महत्वपूर्ण है,” मेरिंस कहते हैं।

माउस और मानव अग्नाशयी आइलेट्स का उपयोग करते हुए, कोशिकाओं के समूह जो इंसुलिन जारी करते हैं, शोधकर्ताओं ने पाइरूवेट किनसे गतिविधि को उत्तेजित करने की कोशिश की। ड्रग्स जो एंजाइम को सक्रिय करते हैं, इंसुलिन की रिहाई को बाधित करते हैं, लेकिन केवल जब चारों ओर पर्याप्त चीनी थी – एक संकेत है कि पाइरूवेट किनेज को बहुत अधिक इंसुलिन जारी करने के लिए मजबूर नहीं किया जा सकता है।

मेरिंस कहते हैं, “पाइरूवेट किनेज सेल में कितना ईंधन आता है, यह नहीं बदलता है। यह सिर्फ यह बताता है कि उस ईंधन का उपयोग कैसे किया जाता है।” “ड्रग्स जो सक्रिय पाइरूवेट किनासे को बहुत अधिक इंसुलिन जारी किए बिना इंसुलिन स्राव को दृढ़ता से बढ़ाते हैं जिससे हाइपोग्लाइसीमिया हो सकता है।”

सभी में, उन्होंने एक अधिक जटिल तरीके के साक्ष्य की खोज की जिसमें अग्नाशयी बीटा कोशिकाएं यह तय करती हैं कि कब और कितना इंसुलिन जारी किया जाए, दो-चक्र इंजन के समान। पहले चक्र में, रक्त शर्करा को पाइरूवेट किनेज द्वारा संसाधित किया जाता है, जो एडीपी को कम करता है। माइटोकॉन्ड्रिया पाइरूवेट किनेज को और भी अधिक सामग्री खिलाकर इस प्रक्रिया को जारी रखते हैं, जिससे ADP स्तर दुर्घटनाग्रस्त हो जाता है, अंततः इंसुलिन छोड़ने के लिए कोशिका में पर्याप्त कैल्शियम प्रवेश को उत्तेजित करता है।

दूसरे चक्र में, माइटोकॉन्ड्रिया उच्च ऊर्जा-अणु एटीपी के उत्पादन के लिए सामग्री के साथ पाइरूवेट किनेज खिलाने से स्विच करता है, जिसे पूरी तरह से इंसुलिन जारी करने की आवश्यकता होती है। फिर प्रक्रिया रीसेट करती है।

येल विश्वविद्यालय में मेरिंस के सहयोगियों के नेतृत्व में साथी अध्ययन में, शोधकर्ताओं ने जांच की कि पाइरूवेट किनसे कार्यकर्ताओं ने स्वस्थ और मोटे चूहों में चयापचय को कैसे प्रभावित किया है। प्रयोगों की एक श्रृंखला में, उन्होंने पाया कि पाइरूवेट किनासे को सक्रिय करने से यकृत और लाल रक्त कोशिकाओं में शर्करा के चयापचय में सुधार के दौरान इंसुलिन स्राव और इंसुलिन संवेदनशीलता दोनों में वृद्धि हुई है। इस तरह के उपचार टाइप 2 मधुमेह वाले लोगों के लिए सहायक हो सकते हैं, जो पर्याप्त इंसुलिन का उत्पादन नहीं करते हैं और परिणामस्वरूप शक्कर चयापचय होता है।

मेरिंस कहते हैं, ” यहां चिकित्सीय विचार यह है कि हम मेटाबॉलिज्म को अधिक कुशलतापूर्वक ट्रिगर करने के लिए इंसुलिन के स्राव को बढ़ा सकते हैं।

(यह कहानी पाठ के संशोधनों के बिना वायर एजेंसी फीड से प्रकाशित हुई है।)

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