Механизм высвобождения инсулина - это новый взгляд на секрецию инсулина: роль кальция и комплекса SNARE в тонкой настройке высвобождения гормонов

Исследователи из Университета Джона Хопкинса опубликовали новаторскую статью в журнале Cell Metabolism, проливающую свет на механизмы, лежащие в основе высвобождения инсулина бета-клетками поджелудочной железы. Работа, основанная на оптической микроскопии высокого разрешения и масс-спектрометрии, предлагает новый взгляд на роль кальция и комплекса SNARE в тонкой регуляции этого критически важного процесса.

Известно, что повышение уровня глюкозы в крови стимулирует бета-клетки выделять инсулин, гормон, ответственный за снижение уровня глюкозы, поглощая его клетками и преобразуя в энергию. Этот процесс, называемый секрецией инсулина, происходит посредством экзоцитоза - сложного механизма высвобождения содержимого внутриклеточных пузырьков наружу.

Долгое время считалось, что когда глюкоза поступает в бета-клетки, мембрана деполяризуется, что приводит к открытию кальциевых каналов и последующему поступлению ионов кальция в цитоплазму. Кальций, в свою очередь, связывается с рецепторным белком на пузырьках, содержащих инсулин, что инициирует их слияние с плазматической мембраной и выброс инсулина в кровоток. Новая работа показывает более сложную картину.

Авторы исследования обнаружили, что кальциевые сигналы, генерируемые при стимуляции глюкозой, неоднородны. Они различаются по амплитуде и продолжительности в зависимости от концентрации глюкозы. Более высокие концентрации глюкозы генерируют более сильные и продолжительные кальциевые импульсы. Важно, что эти динамические характеристики кальциевых сигналов оказывают ключевое влияние на количество выделяемого инсулина.

Ключевым элементом в этой регуляции является комплекс SNARE, набор белков, отвечающих за слияние везикул с мембранами. Исследователи показали, что различные типы кальциевых сигналов активируют определенные подтипы белков SNARE. Сильные и продолжительные кальциевые импульсы активируют комплексы SNARE, ответственные за массированный выброс инсулина, в то время как слабые и кратковременные импульсы активируют более медленный и избирательный механизм секреции.

Таким образом, вместо того, чтобы просто "включать" секрецию при поступлении кальция, система функционирует как динамический регулятор, где амплитуда и продолжительность кальциевых сигналов кодируют информацию о концентрации глюкозы и определяют точное количество высвобождаемого инсулина. Это открытие имеет важное значение для понимания механизмов развития диабета и разработки более точных терапевтических подходов, направленных на коррекцию секреции инсулина. Дальнейшие исследования в этой области могут открыть новые способы лечения диабета, позволяющие нам влиять не только на общий уровень инсулина, но и на его точное высвобождение в ответ на колебания уровня глюкозы.