Как инсулин влияет на иммунитет

Роль инсулина в качестве стимула иммунной системы для улучшения ее способности бороться с инфекцией была подробно описана в новом исследовании  учеными из Университета штата Торонто (TGHRI).

Как взаимосвязаны инсулин и иммунная система?

Быстрый и эффективный иммунный ответ защищает нас от болезней и угрожающих жизни инфекций, уничтожая инфицированные клетки или микробы, в то время как неправильная или неэффективная ее работа может вызвать нарушения или заболевания иммунной системы.

Хотя в последние годы была проделана большая работа по изучению влияния инсулина на такие органах, как печень, мышцы и жировая клетчатка, чтобы понять регуляцию уровня глюкозы или сахара в крови и как организм метаболизирует или превращает его в энергию. Но мало что известно о том, как инсулин воздействует на иммунную систему.

Результаты исследования опубликованы в научном журнале Cell Metabolism. Автором научной работы является Сью Цай (Sue Tsai).

Материалы и методы обследования

Ученые проводили опыты на генетически модифицированных мышах. Исследовательская группа разработала мышей, у которых не было рецепторов инсулина в Т-клетках. Затем они наблюдали, что произошло с Т-клетками у мышей под воздействием вируса гриппа H1N1.

“Т-клетки нуждаются в большем количестве сигналов, чтобы активироваться после того, как они столкнулись с антигенами”, — объясняет Винер, добавив, что «рецептор инсулина или сигнальная молекула подобны второму нажатию на иммунную систему, чтобы гарантировать, что она сможет продолжать бороться с инфекцией».

Без дополнительного стимула, обеспечиваемого рецептором инсулина, чтобы помочь повторно активировать Т-клетки для установления эффективного иммунного ответа, Т-клетки не смогли бы уничтожить вирусы, такие как грипп H1N1.

Результаты научной работы

Ученые определили специфический путь передачи сигналов инсулина, который активирует реакцию Т-клеток в иммунной системе, чтобы быстро разделить и секретировать цитокины, белки химических мессенджеров, которые активируют остальную иммунную систему.

«Мы определили один из самых популярных гормонов метаболизма, в частности, сигнальный путь инсулина, как новый стимулятор иммунной системы», — говорит Дэн Винер (Dan Winer), который также как и Сью Цай является сотрудником кафедры лабораторной медицины и патобиологии в Университете Торонто. «Наша работа определяет роль этого сигнального пути в иммунных клетках, в основном в Т-клетках, открывая возможности в будущем, чтобы лучше регулировать иммунную систему».

«Связь между инсулином и иммунной системой очевидна, — говорит доктор Цай, — увлекательно узнать, что иммунные клетки, которые требуют энергию и питательные вещества для правильного функционирования, как и все другие клетки организма, также регулируют метаболические сигналы от инсулина».

Предложение по проведению этого исследования появилось в результате наблюдения за тем, что люди с диабетом типа 2 или страдающие ожирением и с более высоким риском развития диабета типа 2 не чувствительны к инсулину. В предыдущей работе ученые из лаборатории Винера продемонстрировали, что иммунные клетки внутри брюшного жира вызывают высвобождение провоспалительных химических веществ, которые делают организм менее чувствительным к инсулину. Интересно отметить, что ожирение связано с резистентностью к инсулину всего организма, ослабляет иммунные реакции и повышает восприимчивость к развитию тяжелых инфекций. Возможно, существует связь между стойким и хроническим воспалением, иммунной дисфункцией и резистентностью к инсулину, и Т-клетки перестают реагировать и становятся функционально ослабленными.

“Цель этого исследования состояла в том, чтобы изучить, как инсулин регулирует функцию Т-клеток и что заставляет Т-клетки перестать реагировать на инсулин. Т-клетки выбраны потому, что они играют ключевую роль в самозащите от инфекций”, — говорит Цай.

Выводы

«Т-клетки лежат в основе столь многих заболеваний, если мы сможем понять их на клеточном уровне, то это даст нам наилучшую возможность найти пути для новых методов лечения. В будущем мы могли бы использовать этот путь передачи сигналов инсулина, чтобы либо повысить иммунный ответ, например, на создание вакцин, либо ослабить его для лечения воспалительных заболеваний, таких как артрит, язвенный колит и болезнь Крона», — заключает Цай.

Авторы другого исследования утверждают, что устойчивость к инсулину может привести к когнитивным нарушениям.

Инсулин – это гормональное вещество, имеющее пептидную природу. Выявлено, что человеческий организм синтезирует инсулин в бета-клетках поджелудочной железы. Вещество оказывает на тело человека такое воздействие, которое способствует понижению показателя глюкозы в крови. Недостаток инсулина в организме или нарушение его действия может спровоцировать развитие сахарного диабета первого типа.

Выработка инсулина

Основный катализатором процесса образования инсулина выступает повышенный уровень глюкозы в крови. Процедура выделения вещества подразумевает наличие нескольких последовательных этапов, среди которых:

1. образование неактивного вещества-предшественника;
2. созревание предшественника в активную форму;
3. локализация гена инсулина в хромосоме предшественника;
4. образование препроинсулина, состоящего из 110 аминокислотных остатков;
5. отщепление сигнального пептида, включающего в себя 24 аминокислоты;
6. образование проинсулина;
7. созревание инсулина посредством выделения инертного пептидного остатка.

Производители инсулина

Среди основных производителей инсулина следует отметить следующие организации:

• французскую фармацевтическую фирму Sanofi;
• датскую компанию NovoNordisk;
• американскую организацию EliLilly;
• российское фармацевтическое предприятие ОАО «Фармстандарт»
• институт биоорганической химии имени академиков М. М. Шемякина и Ю. А. Овчинникова РАН;
• ОАО «Национальные биотехнологии».

Нормальный уровень глюкозы

Специалисты рекомендуют постоянно поддерживать оптимальный показатель глюкозы в крови для сохранения здоровья организма (Осложнения при диабете). Гормональные процессы играют ведущую роль в регуляции уровня глюкозы.

Средняя норма содержания глюкозы в крови человека достигает от 2,7 до 8,3 ммоль/л (Уровень сахара в крови). Человек, который измеряет показатель глюкозы натощак, должен иметь уровень глюкозы не более 5,5 ммоль/л. После приема пищи показатель глюкозы может многократно увеличиваться за короткий промежуток времени.

Гипергликемия

Лица, имеющие повышенный уровень сахара в крови, будут страдать от гипергликемии. Это означает, что в их печень и периферические ткани будет поступать увеличенное количество глюкозы. Когда показатель глюкозы достигнет максимально допустимого значения, поджелудочная железа начнет вырабатывать инсулин.

Гипогликемия

От этой болезни лечатся лица, страдающие от снижения уровня сахара в крови. Такое состояние сможет развиться вследствие принятия превышенной дозы медицинских препаратов, вызывающих снижение сахара, или избыточной секреции инсулина организмом. Наиболее тяжелая стадия гипогликемии может перейти в состояние гипогликемической комы.

Классификация инсулинов

Существует множество видов и типов инсулинов, которые можно классифицировать по различным основаниям.

Типы инсулина

Так, в зависимости от продолжительности воздействия на организм инсулин бывает:

• коротким, который лучше всего всасывается в области живота, поэтому именно туда чаще всего делают инъекции. Короткодействующий инсулин вводят примерно за 30 минут до начала трапезы. После введения такого вида инсулина человек должен обязательно поесть, отказ от еды может повлечь за собой приступ гипогликемии. Инсулин короткого действия подразделяется на:
• короткий инсулин, действующий по истечении получаса после его введения в организм человека. Его следует вводить за 30-40 минут до еды. Максимальный эффект от инъекции достигается по прошествии 2 часов. Инсулин выводится из организма через 6 часов. К такой разновидности инсулина можно отнести:
• растворимыйинсулин, который относится к числу инсулинов человеческих генно-инженерных, к примеру,Актрапид HМ, ГансулинР, Биоинсулин Р, Инсуран Р, Генсулин Р, Хумулин Регуляр, Ринсулин Р;
• инсулин человеческий полусинтетический, то есть Хумодар Р и Биогулин Р;
• растворимыйинсулин, который называютсвиныммонокомпонентным, а именно,Актрапид МС, Моносуинсулин МК и Монодар;
• ультракороткий инсулин, который по своему химическому составу соответствует человеческому. Такой аналоговый инсулин действует через 15 минут после приема. Он исчезает из организма за 4 часа, пик его влияния наступает через 2 часа. Инсулин можно вводит непосредственно перед едой или сразу после трапезы. К ультракороткому инсулину следует отнести:
• инсулин лизпро, например, Хумалог;
• инсулин аспарт, а именно, НовоРапидФлексПен и НовоРапидПенфилл;
• инсулин глулизин – Апидра;
• пролонгированным, который обычно вводится в область бедра. Его принимают в утреннее и вечернее время. При этом дозу, вводимую утром, следует сочетать с дозой короткого инсулина. Пролонгированный инсулин не требует приема пищи. Такой вид инсулина делится на:
• инсулин средней продолжительности, который активируется после 1-2 часов с момента введения. Пик реакции наступает после 6 часов, он исчезает после 10-12 часов воздействия. Такой инсулин принимают по 2 раза в день. Среди основных представителей этой разновидности:
• инсулинчеловеческий генно-инженерный, например, Гансулин Н, Биосулин Н, Генсулин Н, Инсуран НПХ, ИнсуманБазал ГТ, Протафан НМ, Хумулин НПХ, Ринсулин НПХ;
• инсулинсвиной монокомпонентный — Протафан МС и Монодар Б;
• инсулинчеловеческий полусинтетический, а именно,Хумодар Б и Биогулин Н;
• инсулин-цинк суспензия составная — Монотард МС;
• длительный инсулин, начинающий действовать спустя 4-8 часов после инъекции, полностью выводится из тела по истечении 20-30 часов. Среди основных видов такого типа инсулина:
• инсулин гларгин, например,Лантус;
• инсулин детемир — ЛевемирФлексПен и ЛевемирПенфилл.

Виды инсулина

По видовому признаку инсулин подразделяется на:

• человеческий;
• свиной;
• крупного рогатого скота;
• китовый.

В зависимости от степени очистки выделяют инсулин:

• монокомпонентный;
• монопиковый;
• традиционный.

По составу инсулин бывает:

• одновидовой, то есть содержащий экстракт поджелудочных желез одного вида;
• комбинированный, состоящий из экстрактов поджелудочных желез разных видов живых организмов.

Инсулин помогает регулировать уровень сахара в крови, а люди, чьи тела не создают достаточного количества инсулина, или устойчивы к нему, подвергаются диабету и ожирению. Влияет ли инсулин на то, как наши тела укрепляют иммунные реакции?

Недавно специалисты из Исследовательского института общей больницы Торонто (TGHRI) в Канаде исследовали влияние инсулина на иммунную систему.

Как они поняли, что инсулин вообще играет какую-либо роль в иммунитете?

Доктор Сью Цай и команда увидели, что люди с диабетом типа 2 или с ожирением, которые ставят их под угрозу диабета, имеют гораздо более слабый иммунный ответ на инфекции и патогены по сравнению со здоровыми людьми.

Быстрый и эффективный иммунный ответ жизненно важен для того, насколько эффективно организм может уничтожать вирусы и бороться с инфекциями, поэтому важно понять, какие факторы способствуют ослаблению иммунной системы.

Предыдущие исследования TGHRI показали, что тип иммунной клетки, называемый Т-клетками, обнаруженными в брюшном жире, вызывает провоспалительные реакции, что отрицательно влияет на реакцию организма на инсулин.

Это говорит о существовании важной связи между хроническим воспалением, плохими иммунными реакциями и резистентностью к инсулину.

Такие данные побудили ученых углубиться в возможные взаимодействия между инсулином и Т-клетками и почему эти иммунные клетки могут перестать отвечать на гормон.

«Связь между инсулином и иммунной системой не очевидна, – говорит доктор Цай, – увлекательно узнать, что иммунные клетки, которые требуют энергии и питательных веществ для надлежащего функционирования, как и все другие клетки в организме, также регулируются метаболическими сигналами от инсулина».

Результаты нового исследования теперь появляются в журнале Cell Metabolism.

Инсулин – «новый стимулятор» иммунитета

Д-р Цай и команда смогли определить путь передачи сигналов инсулина, который повышает активность Т-клеток, позволяя им быстро размножаться и посылать дополнительные сигналы, при необходимости активируя остальную иммунную систему.

«Мы определили один из самых популярных гормонов метаболизма, в частности, сигнальный путь инсулина, как новый «дополнительный стимулятор» механизма иммунной системы».

Соавтор исследования д-р Даниэль Винер

«Наша работа характеризует роль этого сигнального пути в иммунных клетках, в основном в Т-клетках, открывая возможности в будущем, чтобы лучше регулировать иммунную систему», – объясняет он.

Исследователи работали с мышами, которые были генетически сконструированы для экспрессии Т-клеток, у которых не было рецепторов инсулина, чтобы имитировать резистентность к инсулину.

Чтобы узнать, насколько эффективны Т-клетки, ученые подвергли их воздействию различных типов возбудителей, включая цепь H1N1 от гриппа.

Исследовательская группа обнаружила, что Т-клетки без рецепторов инсулина имеют более слабые ответы и нуждаются в более «опасных» сигналах, чем обычно, чтобы реагировать на угрозу.

Это, объясняет доктор Винер, заключается в том, что «рецептор инсулина или сигнальная молекула подобны второму нажатию на иммунную систему, чтобы гарантировать, что он сможет бороться с инфекцией с помощью наилучшего возможного оружия».

Когда иммунные клетки не могли «ощущать» инсулин и реагировать на него, они были неэффективны в борьбе с патогенами.

«Т-клетки лежат в основе многих болезней», – отмечает д-р Цай. «Если мы сможем понять их на клеточном уровне, это даст нам наилучшую возможность найти новые пути, нацеленные на новые методы лечения».

Исследователи полагают, что, узнав больше о свойствах, повышающих иммунитет инсулина, мы можем в будущем использовать эти знания для разработки более эффективных методов лечения воспалительных заболеваний, таких как артрит и болезнь Крона.