Физическая активность подавляет выработку инсулина у плодовых мушек
Инсулин — важный гормон для человека и многих других живых существ. Его самая известная функция — регуляция метаболизма сахаров. Менее изучено, как контролируется активность инсулин-продуцирующих клеток и секреция самого гормона.
Группа из Биоцентра Университета Юлиуса-Максимилиана (JMU) в Вюрцбурге (Германия) представила новые данные по этому вопросу в журнале Current Biology. Команда доктора Яна Ахе использовала в качестве объекта исследования плодовую мушку Drosophila melanogaster. Интересно, что эта мушка также выделяет инсулин после еды, но не из поджелудочной железы, как у человека, а из нервных клеток мозга.
Электрофизиологические измерения у активных мух
Учёные выяснили, что физическая активность мухи сильно влияет на её инсулин-продуцирующие клетки. Впервые исследователи измерили активность этих клеток электрофизиологически у идущих и летающих дрозофил.
Результат: когда мушка начинает идти или летать, её инсулин-продуцирующие клетки немедленно подавляются. Когда движение прекращается, активность клеток быстро возрастает и поднимается выше нормального уровня.
«Мы предполагаем, что низкая активность инсулин-продуцирующих клеток во время ходьбы и полёта способствует обеспечению сахарами для удовлетворения возросшей потребности в энергии», — говорит первый автор публикации доктор Сандер Лиссем. «Повышенная активность после нагрузки, вероятно, помогает восполнить энергетические запасы, например, в мышцах».
Роль сахара в крови в регуляции незначительна
Команда также показала, что быстрое, зависящее от поведения подавление инсулин-продуцирующих клеток активно контролируется нервными путями. «Оно в значительной степени не зависит от изменений концентрации сахара в крови мухи», — поясняет соавтор доктор Мартина Хельд.
Такой механизм, предвосхищающий повышенную потребность в энергии, полезен для организма, чтобы предотвратить резкие колебания уровня сахара в крови.
Инсулин мало изменился в ходе эволюции
Позволяют ли результаты делать выводы о человеке? Вероятно, да.
«Хотя высвобождение инсулина у плодовых мушек опосредовано другими клетками, чем у людей, молекула инсулина и её функция почти не изменились в ходе эволюции», — говорит Ян Ахе. За последние 20 лет на модели дрозофилы были получены ответы на многие фундаментальные вопросы, которые могут помочь лучше понять метаболические нарушения у человека и связанные с ними заболевания, такие как диабет или ожирение.
Меньше инсулина — больше продолжительность жизни
«Важный момент: сниженная активность инсулина способствует здоровому старению и долголетию», — отмечает Сандер Лиссем. Это уже было показано на мухах, мышах, людях и других видах. То же самое относится и к активному образу жизни. «Наша работа показывает возможную связь, объясняющую, как физическая активность может положительно влиять на регуляцию инсулина через нейронные сигнальные пути».
Дальнейшие шаги исследования
Далее команда планирует изучить, какие нейротрансмиттеры и нейронные цепи ответственны за наблюдаемые изменения активности инсулин-продуцирующих клеток у мухи. Это будет сложной задачей, поскольку в нейромодуляторных процессах участвует множество сигнальных веществ и гормонов, а отдельные вещества в комбинации могут оказывать противоположное или дополнительное действие.
Группа анализирует множество способов, которыми инсулин-продуцирующие клетки обрабатывают внешние сигналы. Также изучаются другие факторы, которые могут влиять на активность этих клеток, например, возраст мухи или её пищевой статус.
«Параллельно мы исследуем нейронный контроль ходьбы и полёта», — объясняет Ян Ахе. Долгосрочная цель — объединить эти два направления: как мозг контролирует ходьбу и другое поведение и как нервная система обеспечивает соответствующую регуляцию энергетического баланса.