Ny forskning visar att jonkanalen Piezo1 har betydelse för insulinutsöndringen

Vid typ 2-diabetes försämras bukspottskörtelns förmåga att tillverka och utsöndra insulin, en komplex process som är ännu inte helt klarlagd. En ny studie av forskare vid Lunds universitet visar att jonkanalen Piezo1 spelar en viktig roll för insulinutsöndringen och kan bli betydelsefull för framtida behandlingar av diabetes.

Typ 2-diabetes kännetecknas av nedsatt glukostolerans och det innebär att kroppen inte kan ta hand om blodsockret lika effektivt som tidigare. Det beror framför allt på att bukspottskörteln får försämrad förmåga att tillverka och utsöndra insulin. Flera nya studier vid Lunds universitets diabetescentrum (LUDC) kastar nytt ljus över mekanismerna bakom insulinutsöndring. 

En studie som publicerades i tidskriften Diabetes tidigare i år visade att mängden av ett mikroRNA är förhöjt vid typ 2-diabetes och påverkar utsöndringen negativt. En annan studie, som nyligen publicerades i tidskriften PNAS, undersökte vilken betydelse ett protein som kallas CD59 har för insulinutsöndringen och fann att två varianter av proteinet påverkar processen.
– Mina kollegor har lyckats identifiera nya mekanismer som har visat sig ha betydelse för insulinutsöndringen och som kan användas för att utveckla nya behandlingar. Vår nya studie banar väg för fortsatta studier om vilken roll mekanisk stimulering spelar för insulinutsöndringen. Vi har funnit att betacellerna känner av magnetisk kraft, vilket är en ny upptäckt. De mekaniska signalerna vi har identifierat kan användas för att uppnå bättre blodsockerkontroll hos personer med typ 2-diabetes, säger Enming Zhang, docent i experimentell endokrinologi vid Lunds universitet och korresponderande författare för studien i Nature Communications.

Känslig för mekaniskt tryck
Forskarlaget har studerat vilken betydelse jonkanalen Piezo1 har för insulinutsöndringen. Piezo1 är en jonkanal som är känslig för mekaniskt tryck och som fick mycket uppmärksamhet när Ardem Patapoutian tilldelades Nobelpriset i fysiologi eller medicin 2021 för upptäckten av dess funktion. Forskarna vid Lunds universitets diabetescentrum har upptäckt att betacellerna känner av mekanisk stimulering och att denna kraft kan användas för att förbättra insulinutsöndringen.

– Idén om att mekanisk kraft kan kontrollera insulinutsöndringen är helt ny. Vi är väldigt tacksamma mot donatorerna som har bidragit till vår studie, och mot Ardem Patapoutian som har gett oss värdefulla råd längs vägen, säger Erik Renström, professor i experimentell endokrinologi vid Lunds universitet och korresponderande författare för studien.

Minskad insulinutsöndring
Provrörsexperiment med langerhanska öar från friska djur och människor utan diabetes visade att insulinutsöndringen minskade när Piezo1 blockerades, vilket tyder på att jonkanalen spelar en viktig roll för denna funktion. Forskarna utvecklade även en mus som inte hade Piezo1 uttryckt i betacellerna. De fann att insulinutsöndringen minskade med 50 procent i de möss som inte hade Piezo1 uttryckt i sina celler, jämfört med djuren i kontrollgruppen.

Studien i Nature Communications är en del av en systematisk undersökning av hur Piezo1 reglerar betacellerna. Forskarna undersöker nu om det är möjligt att öka insulinutsöndringen med hjälp av nanoteknologi. Den långsiktiga målsättningen är att utveckla behandlingar som kan ge patienter med typ 2-diabetes förbättrad insulinutsöndring.
– I våra pågående studier studerar vi om magnetiska nanopartiklar kan skickas till de langerhanska öarna via blodet. Vår förhoppning är att vi skulle kunna öka insulinutsöndringen genom att kontrollera Piezo1 genom dessa nanopartiklar. Innan vi genomför experiment på människor behöver vi undersöka att det är säkert och effektivt hos djur, säger Enming Zhang.

Human tissue lab
Studien har genomförts på langerhanska öar i bukspottskörteln från Human tissue lab (HTL). HTL är en viktig biobank för diabetesforskning som har etablerats inom ramen för det strategiska forskningsområdet Excellence of diabetes research in Sweden (EXODIAB).

HTL samlar insulinproducerande celler, vävnader från lever, muskler och fett hos människor. Biobanken innehåller även blodprover, urin- och avföringsprover samt information om individer och deras eventuella sjukdomshistoria. HTL har etablerats genom ett samarbete mellan Lunds universitet och Uppsala universitet, de två universitet som ingår i forskningssamarbetet EXODIAB.

Länk till studien i Nature Communications

Piezo1 och Piezo2
Ardem Patapoutian tilldelades Nobelpriset i fysiologi eller medicin år 2021 för sina upptäckter av jonkanalerna Piezo1 och Piezo2, som omvandlar mekanisk kraft till neuronala signaler. Upptäckten har banat väg för ny kunskap om hur cellerna reagerar på mekaniska faktorer, som tryck och beröring. Jonkanalerna har betydelse för en rad fysiologiska processer och sjukdomstillstånd.

Källa: Diabetesportalen/Petra Olsson
Foto: Petra Olsson