Учени откриха молекулен механизъм за усвояване на кръвната захар от мускулите след тренировка

Международен екип от изследователи откри нов начин, който разкрива кои протеини в човешките клетки имат най-съществена роля за стимулирането на захарната абсорбция след тренировка. Благодарение на интензивната физическа дейност човек може да поддържа нивата си на кръвна захар в норма.

Резултатите от проучването, в което участват учени от Университета на Сидни и Университета на Копенхаген, са публикувани в декемврийския брой на международното научно списание „Nature Biotechnology“.

С помощта на иновативна технология, наречена масспектрометрия, експертите измерват протеините директно в мускулите и откриват, че тяхната дейност е строго индивидуална.

Разработеният метод засича промени в протеините, които обаче при всеки участник са различни, в зависимост от начина на захарна абсорбция в тялото. Екипът се натъква на непознат досега механизъм, който доказва, че физическите упражнения подобряват процеса на усвояване на глюкоза от мускулите* след стимулация на хормона инсулин.

Авторът проф. Дейвид Джеймс, който ръководи катедрата по биология на метаболитните системи в научния център „Charles Perkins“, разказва: „Всички знаем колко важно за здравето ни е да спортуваме. Оказва се обаче, че движението може и да ни предпази от някои болести. То подпомага функцията на мускулите да абсорбират захарта от кръвта непосредствено след хранене. Когато този процес не може да се осъществи, се развива така нареченото „преддиабетно състояние“, което е рисков фактор за много други заболявания като сърдечни нарушения, диабет тип 2 и дори някои видове рак. Учените все още не знаят какви са конкретните причини за преддиабет. В противен случай вече щяха да са създадени медикаменти, насочени към неговото лечение и съответно към предпазване от диабет.“

Молекулен механизъм за изпращане на сигнали между протеините

Абсорбцията на глюкоза от мускулите се осъществява с помощта на протеини. В началото малкият протеин инсулин се свързва с другите протеини рецептори по повърхността на мастните и мускулните клетки, което активира хиляди сигнали в клетката. Процесът е известен като фосфорилиране. Накрая всички тези сигнали „отварят вратите“ на протеините и доставят захарта до самите клетки. Това, което експертите днес знаят е, че при хората в преддиабетно състояние голяма част от сигналите са дефектни, но не и кои от тях са особено важни за нормалното усвояване на глюкозата.

Елиз Нийдам от университета в Сидни, която е и водещ автор на изследването, смята, че фосфорилирането е изключително сложен процес. „Физическата активност предизвиква множество промени в сигналите по време на фосфорилиране. Трябва да разберем от кои точно сигнали зависи дали ще извлечем максимален положителен ефект от нея. За да научим отговора, разработихме метода на персонализираната фосфопротеомика“, добавя тя.

Той помага на екипа да разгадае нов механизъм, по който клетките в човешките мускули координират реакциите на тялото спрямо инсулина и физическото натоварване.

Д-р Шон Хъмфри от центъра „Charles Perkins“ пояснява, че при различните участници се наблюдава сериозни биологични различия в начина на фосфорилиране. Според него те са също толкова уникални, колкото и пръстовите отпечатъци. Колкото повече са те, толкова по-сложно става да се идентифицират най-важните, което обаче експертите не считат за пречка, а за предимство.

Технологията може да се окаже полезна при проследяване и на други молекулни механизми. Например, в бъдеще персонализираната фосфопротеомика ще позволи да се сравняват болни и здрави клетки, което ще разкрие нови възможности за лечение на тежки заболявания. 

* Elise J. Needham et al. Personalized phosphoproteomics identifies functional signaling. Nature Biotechnology. 2021.