Митохондрии мигрируют к клеточной мембране в ответ на высокий уровень глюкозы

Исследование, опубликованное в Biophysical Journal, показывает, что когда бета-клетки поджелудочной железы, производящие инсулин, подвергаются воздействию высоких уровней глюкозы, их митохондрии перемещаются к периферии клетки. Эта миграция может играть роль в регуляции секреции инсулина.

«Органеллы не статичны; они постоянно движутся и общаются друг с другом», — говорит автор-корреспондент, биофизик Шанкар Мукерджи из Вашингтонского университета в Сент-Луисе.

Результаты эксперимента

Исследователи пометили митохондрии культивируемых панкреатических клеток флуоресцентным красителем и подвергли клетки воздействию низкого (2.5 mM) и высокого (25 mM) уровня глюкозы. Клетки, подвергнутые высоким уровням глюкозы, имели более высокую плотность митохондрий по краям.

Механизм движения

Эксперименты с ингибированием показали:

• Нарушение производства АТФ не влияло на распределение митохондрий.
• Нарушение работы микротрубочек (части цитоскелета) или ингибирование сигнальной молекулы cAMP уменьшало перемещение митохондрий к периферии даже при высоком уровне глюкозы.

Вычислительная модель подтвердила, что митохондрии перераспределяются в ответ на глюкозу, связываясь с микротрубочками, что ускоряет их целенаправленное движение.

«Когда митохондрии связываются с микротрубочками, они получают ускорение к краю, и мы считаем, что этот транспорт в конечном итоге запускается глюкозой», — объясняет Мукерджи.

Значение для секреции инсулина

В бета-клетках митохондрии участвуют в секреции инсулина, преобразуя глюкозу в АТФ. Достижение порогового уровня АТФ запускает приток кальция и высвобождение инсулина.

«Митохондрии находятся в центре, который связывает глюкозу с секрецией инсулина. Доказательство того, что сама секреция инсулина зависит от расположения митохондрий в клетке, будет важно для понимания физиологической роли бета-клеток и того, что может нарушаться при болезни», — говорит Мукерджи.

Сейчас команда проверяет прямую связь между движением митохондрий и секрецией инсулина и планирует разработать методы для съёмки этого процесса в реальном времени.