Глюкоза — мастер-регулятор регенерации тканей

Исследование Stanford Medicine показало, что глюкоза, основной источник энергии для клеток, также является мастер-регулятором дифференцировки тканей — процесса превращения стволовых клеток в специализированные. Она выполняет эту роль не за счёт расщепления для получения энергии, а в своей целой форме, связываясь с белками, контролирующими экспрессию генов.

Открытие было настолько неожиданным, что учёные несколько лет перепроверяли результаты. "Сначала мы просто не верили", — сказал старший автор работы Пол Хавари (Paul Khavari). Исследование опубликовано в Cell Stem Cell.

Неожиданное открытие

Учёные изучали тысячи биомолекул в стволовых клетках кожи человека по мере их дифференцировки в кератиноциты. Из 193 молекул, уровень которых значительно повышался, второй по концентрации оказалась глюкоза.

Это противоречило ожиданиям, так как энергетические потребности дифференцирующихся клеток снижаются. Однако измерения с помощью флуоресцентных и радиоактивных аналогов глюкозы подтвердили: её уровень внутри клеток растёт по мере дифференцировки. Аналогичная картина наблюдалась в развивающихся клетках жира, кости, белой крови и у генетически модифицированных мышей.

Независимость от метаболизма

Ключевым доказательством стало то, что кожные органоиды (искусственная кожа) не могли правильно дифференцироваться при низком уровне глюкозы. Дифференцировка возобновлялась, когда в среду добавляли аналог глюкозы, который клетки не могут метаболизировать. Это показало, что эффект не связан с энергетической ролью глюкозы.

"Это был самый большой шок, потому что мы застряли в мышлении, что глюкоза — это источник энергии и ничего больше", — отметил Хавари.

Механизм действия

Уровень глюкозы растёт из-за увеличения производства белка-транспортёра. Внутри клетки глюкоза связывается с сотнями белков, включая IRF6. Это связывание меняет конформацию IRF6, усиливая его способность влиять на экспрессию генов и запускать дифференцировку.

"Глюкоза действует как широковещательный сигнал в клетке... Когда её уровень повышается, он повышается везде и сразу", — пояснил Хавари.

Значение для медицины

Открытие имеет значение для понимания:

• Диабета: высокий уровень сахара в крови может нарушать заживление ран и регенерацию тканей.
• Рака: это болезнь нарушенной дифференцировки. Аналоги глюкозы, испытываемые как противораковые средства, могут работать не через "голодание" опухоли, а через стимуляцию дифференцировки незрелых раковых клеток.

"Это отправная точка для исследований... Это совершенно новая и развивающаяся область", — заключил Хавари.