Почему эпизоды низкого сахара в крови ухудшают состояние глаз у людей с диабетом

Люди с диабетом, которые испытывают периоды низкого уровня сахара в крови – обычное явление для тех, кто только начинает контролировать уровень сахара в крови – более склонны к ухудшению диабетической болезни глаз. Теперь исследователи из Медицинского института Джона Хопкинса заявляют, что они связали такой низкий уровень сахара в крови с молекулярным путем, который включается в клетках глаза, испытывающих недостаток кислорода.

Почему эпизоды низкого сахара в крови ухудшают состояние глаз у людей с диабетом

Почему эпизоды низкого сахара в крови ухудшают состояние глаз у людей с диабетом

Результаты исследования, в котором участвовали клетки глаз человека и мыши и неповрежденная сетчатка, выращенные в лабораторных условиях с низким уровнем сахара (глюкозы), а также мыши с низким уровнем глюкозы, были опубликованы в январском номере журнала Cell Reports.
«Временные эпизоды низкого уровня глюкозы случаются один или два раза в день у людей с инсулинозависимым диабетом и часто у людей, которым только что поставили диагноз, – говорит Акрит Содхи, доктор медицины, доктор философии, профессор офтальмологии Бранна и Ирвинг Сайзенвейн в Институте глаз Уилмера при Медицинском институте Джона Хопкинса. Низкий уровень глюкозы может также наблюдаться во время сна у людей с неинсулинозависимым диабетом. «Наши результаты показывают, что эти периодические низкие уровни глюкозы вызывают увеличение определенных белков клеток сетчатки, что приводит к чрезмерному росту кровеносных сосудов и ухудшению диабетической болезни глаз», – добавляет Содхи.

Почему эпизоды низкого сахара в крови ухудшают состояние глаз у людей с диабетом

Болезни глаз у людей с диабетом являются одной из наиболее предотвратимых причин слепоты в США. Диабетическая ретинопатия, которая встречается у трети людей с диабетом, характеризуется чрезмерным ростом аномальных кровеносных сосудов в сетчатке.
По словам Содхи, нынешнее исследование показывает, что люди с диабетической ретинопатией могут быть особенно уязвимы к периодам низкого уровня глюкозы, и поддержание стабильного уровня глюкозы должно быть важной частью контроля уровня глюкозы.

Почему эпизоды низкого сахара в крови ухудшают состояние глаз у людей с диабетом

В ходе исследования ученые проанализировали уровень белка в клетках сетчатки человека и мыши, а также в неповрежденной сетчатке, выращенной в условиях низкого уровня глюкозы в лаборатории, а также у мышей, у которых периодически снижался уровень сахара в крови.
Исследователи обнаружили, что низкий уровень глюкозы в клетках сетчатки человека и мыши вызывает каскад молекулярных изменений, которые могут привести к чрезмерному росту кровеносных сосудов. Во-первых, исследователи увидели, что низкий уровень глюкозы вызывает снижение способности клеток сетчатки расщеплять глюкозу для получения энергии.

Почему эпизоды низкого сахара в крови ухудшают состояние глаз у людей с диабетом

Когда исследователи обратили внимание на так называемые глиальные клетки Мюллера, которые являются вспомогательными клетками для нейронов сетчатки и в основном используют глюкозу для производства энергии, они обнаружили, что в этих клетках повышена экспрессия гена GLUT1, который производит белок, переносящий глюкозу в клетки.
Исследователи обнаружили, что в ответ на низкий уровень глюкозы в клетках повышается уровень транскрипционного фактора, называемого гипоксия-индуцибельным фактором (HIF)-1α. Это включало клеточный механизм, включая GLUT1, необходимый для улучшения способности использовать имеющуюся глюкозу, сохраняя ограниченное количество кислорода для производства энергии нейронами сетчатки.
Однако в условиях низкого содержания кислорода, как это происходит в сетчатке пациентов с диабетической болезнью глаз, этот нормальный физиологический ответ на низкое содержание глюкозы вызывал приток белка HIF-1α в ядро клетки – центр управления клеткой.

Почему эпизоды низкого сахара в крови ухудшают состояние глаз у людей с диабетом

Это привело к увеличению производства таких белков, как VEGF и ANGPTL4, которые вызывают рост аномальных, негерметичных кровеносных сосудов – основной виновник потери зрения у людей с диабетической болезнью глаз.
Исследователи планируют изучить, может ли низкий уровень глюкозы у людей с диабетом влиять на подобные молекулярные пути в других органах, таких как почки и мозг.

Почему эпизоды низкого сахара в крови ухудшают состояние глаз у людей с диабетом

По словам Содхи, путь HIF-1α может стать эффективной мишенью для разработки новых методов лечения диабетической болезни глаз.
В исследовании также участвовали Чуанью Гуо, Моника Дешпанде, Юэци Ниу, Иша Качвала, Хейли Мегарити, Тейлор Нусе, Савалан Бабапур-Фаррохран, Майкл Рамада, Джарон Санчес, Нилай Инамдар и Томас В. Джонсон из Университета Джонса Хопкинса; Мигель Флорес-Белльвер и Мария Валерия Канто-Солер из Университета Колорадо; и Сильвия Монтанер из Университета Мэриленда.

Почему эпизоды низкого сахара в крови ухудшают состояние глаз у людей с диабетом

Содхи является соучредителем и владельцем акций компании HIF Therapeutics Inc. Данное соглашение было рассмотрено и одобрено Университетом Джона Хопкинса в соответствии с политикой конфликта интересов.
Финансирование исследования было предоставлено Национальным институтом глазных болезней (R01EY029750, R01EY025705, EY001765); организацией Research to Prevent Blindness; Фондом развития CellSight; семейной кафедрой Doni Solich Family Chair in Ocular Stem Cell Research; и профессорством офтальмологии Branna и Irving Sisenwein.

Johns Hopkins Medicine

Генетические и социально-экономические факторы в развитии диабета 2 типа и ожирения

Диабет 2 типа и ожирение являются двумя наиболее распространенными метаболическими заболеваниями во всем мире и представляют собой серьезную проблему для общественного здравоохранения. Эти заболевания являются результатом сложного взаимодействия генетических факторов, факторов окружающей среды и образа жизни. В последние годы исследования показали, что генетические и социально-экономические факторы могут взаимодействовать аддитивным образом, влияя на риск развития этих заболеваний. В данной статье представлен всесторонний обзор современного понимания взаимодействия генетических и социально-экономических факторов в развитии диабета 2 типа и ожирения.

Генетические факторы и метаболические заболевания

Диабет 2 типа и ожирение имеют значительный генетический компонент. Исследования показали, что генетические факторы способствуют развитию этих заболеваний. Геномные ассоциативные исследования (GWAS) выявили несколько генетических локусов, связанных с этими заболеваниями. Эти локусы влияют на различные физиологические процессы, включая секрецию инсулина, метаболизм глюкозы, регуляцию аппетита и липидный обмен.

Однако важно отметить, что генетика сама по себе не определяет развитие этих заболеваний. Факторы окружающей среды и образа жизни, такие как диета и физическая активность, также играют значительную роль в развитии диабета 2 типа и ожирения. Более того, взаимодействие между генетическими факторами и факторами окружающей среды/образа жизни является сложным и еще не до конца изученным.

Социально-экономические факторы и метаболические заболевания

Помимо генетики, было доказано, что социально-экономические факторы способствуют развитию метаболических заболеваний. Социально-экономический статус (СЭС) – это мера социально-экономического положения человека в обществе. Он включает в себя такие факторы, как доход, образование и профессия.

Исследования показали, что люди с более низким СЭС более склонны к развитию диабета 2 типа и ожирению. Это может быть связано с несколькими факторами, включая ограниченный доступ к здоровой пище, ограниченные возможности для физической активности и подверженность хроническому стрессу. Кроме того, люди с низким уровнем СЭС могут иметь ограниченный доступ к медицинскому обслуживанию, что может способствовать развитию этих заболеваний.

Взаимодействие между генетическими и социально-экономическими факторами

Последние исследования показали, что генетические и социально-экономические факторы аддитивно взаимодействуют и влияют на риск развития у человека диабета 2 типа и ожирения. Исследования показали, что у людей с высоким генетическим и высоким социально-экономическим риском распространенность этих заболеваний значительно выше, чем у людей с низким генетическим и низким социально-экономическим риском.

Более того, абсолютное увеличение распространенности метаболических заболеваний при неблагоприятном социально-экономическом риске гораздо выше у людей с высоким генетическим риском, чем у людей с низким генетическим риском. Это позволяет предположить, что меры по улучшению социально-экономической депривации могут снизить распространенность метаболических заболеваний на индивидуальном и общественном уровнях, особенно среди людей с сопутствующим высоким генетическим риском.

Последствия для общественного здравоохранения

Взаимодействие между генетическими и социально-экономическими факторами в развитии диабета 2 типа и ожирения имеет значительные последствия для общественного здравоохранения. Это говорит о том, что для профилактики метаболических заболеваний необходим подход, учитывающий интересы всего человека, а мероприятия в области общественного здравоохранения могут быть наиболее эффективными, если они направлены на тех, кто также имеет повышенный генетический риск.

Более того, результаты исследования показывают, что улучшение социально-экономического статуса может снизить распространенность метаболических заболеваний, особенно среди людей с высоким генетическим риском. Это может включать такие мероприятия, как расширение доступа к здоровой пище, поощрение физической активности и снижение хронического стресса.
В заключение следует отметить, что диабет 2 типа и ожирение являются сложными заболеваниями, которые возникают в результате сложного взаимодействия генетических факторов, факторов окружающей среды и образа жизни. Последние исследования показали, что генетические и социально-экономические факторы взаимодействуют аддитивным образом, влияя на риск развития этих заболеваний. Мероприятия по улучшению социально-экономической депривации могут снизить уровень метаболических заболеваний на индивидуальном и общественном уровнях, особенно среди людей с сопутствующим высоким генетическим риском. Для профилактики метаболических заболеваний необходим подход, учитывающий интересы всего человека, и мероприятия в области общественного здравоохранения могут быть наиболее эффективными, если они направлены на тех, кто также имеет повышенный генетический риск.

Massachusetts General Hospital

Сахарный Диабет 2 Типа. Механизмы развития и способы лечения. Врач эндокринолог Ольга Павлова. • Взаимодействие генетических и социально-экономических факторов влияет на риск диабета 2 типа

Сахарный диабет (классификация, факторы риска, симптомы, эпидемиология) Биохимия • Взаимодействие генетических и социально-экономических факторов влияет на риск диабета 2 типа

Сахарный диабет 2 типа: факторы риска и профилактика • Взаимодействие генетических и социально-экономических факторов влияет на риск диабета 2 типа

Революционный прогресс в терапии диабета 1 типа: Углубленный обзор

Диабет – это постоянная проблема здравоохранения, которой страдают более 700 миллионов человек по всему миру. В частности, диабет 1 типа представляет собой уникальный набор проблем, включая отказ организма принимать клетки, выделяющие инсулин. Однако последние события могут проложить путь к захватывающему прорыву в этой области.

Биоинженерия и диабет: Надежда на прорыв

В авангарде этих достижений находится Омид Вейсех, биоинженер из Университета Райса, и его команда коллег. Они обнаружили уникальные формулы биоматериалов, которые потенциально могут изменить ландшафт лечения диабета 1 типа. Их революционный подход может обеспечить устойчивое, долгосрочное решение, позволяющее лучше управлять болезнью.

Команда разработала инновационный метод скрининга, который заключается в присвоении уникального «штрих-кода» каждой биоматериальной формуле. Этот штрих-код облегчает отслеживание и оценку эффективности сотен таких составов при имплантации живым пациентам.

Инновационные формулы биоматериалов: Смена парадигмы в лечении диабета

Исследование, опубликованное в журнале Nature Biomedical Engineering, демонстрирует, как использование одного из этих альгинатных составов для инкапсуляции человеческих островковых клеток, выделяющих инсулин, обеспечило долгосрочный контроль уровня сахара в крови у мышей-диабетиков. Кроме того, катетеры, покрытые двумя другими высокоэффективными материалами, не засорялись, что является многообещающим результатом для будущего лечения диабета.

«Главным стимулом для этой работы была значительная неудовлетворенная потребность, – говорит Вейсех. У пациентов с диабетом 1 типа иммунная система атакует клетки поджелудочной железы, вырабатывающие инсулин. Когда эти клетки постепенно погибают, пациент теряет способность регулировать уровень глюкозы в крови».

Святой Грааль в лечении диабета: Harnessing Islet Cells

В течение многих лет исследователи пытались найти «святой Грааль» лечения диабета: инкапсулировать островковые клетки в пористую матрицу из защитного материала. Такая защитная среда позволит клеткам получать кислород и питательные вещества без разрушения иммунной системой хозяина.

Поиск материалов с оптимальной биосовместимостью оказался сложным из-за ограничений, связанных с отбором. Одна из проблем заключается в том, что реакцию иммунной системы на конкретный имплантированный биоматериал можно оценить только на живом носителе.

Преодоление ограничений скрининга с помощью уникального «штрих-кода»

По словам Борама Кима, аспиранта лаборатории Вейсеха и одного из ведущих авторов исследования, «иммунный ответ необходимо исследовать внутри организма этих мышей с диабетом, а не в пробирке». Это затруднительное положение привело к разработке уникальной системы «штрих-кодов» для каждого состава биоматериала, позволяющей идентифицировать высокоэффективные составы.

Для создания этих штрих-кодов каждый модифицированный биоматериал был сопряжен с эндотелиальными клетками пупочной вены человека (HUVEC) от другого донора. «Клетки HUVEC, поскольку они происходят от уникальных доноров, действуют как штрих-код, который позволяет нам определить, какой материал был использован изначально», – пояснил Вейсех.

Современные методы лечения и перспективы новых биоматериалов

Испытания по использованию островковых клеток, полученных из стволовых клеток, у пациентов с диабетом продолжаются. Тем не менее, существующие методы лечения островковых клеток требуют иммуносупрессии, что делает их сложным способом лечения диабета 1 типа.

При использовании стратегии инкапсуляции биоматериала иммуносупрессия не требуется. Этот прогресс может потенциально уменьшить осложнения, связанные с иммуносупрессией, такие как повышенный риск развития рака и снижение способности бороться с инфекциями.

Сила биоматериалов: Повышение эффективности лечения диабета

Введение реальных клеток HUVEC в капсулы биоматериала увеличивает вероятность того, что иммунная система хозяина обнаружит чужеродное присутствие. Это усиливает эксперимент, поскольку он является более надежным, чем простое тестирование иммунного ответа только на биоматериалы.

«Мы хотели протестировать библиотеку этих материалов, причем отбор проводился под давлением наличия клеток внутри бусинок, что усложняет задачу, чтобы материал не был замечен иммунной системой», – говорит Вейсех. «Все производители островковых клеток проявляют большой интерес к возможности избавиться от иммуносупрессии и вместо этого использовать эти альгинатные гидрогелевые матрицы для защиты имплантированных клеток».

Расширение сферы применения: Потенциал биоматериалов в других областях медицины

Инновационный высокопроизводительный подход «штрих-кодирования» может быть использован для скрининга в других областях медицины с использованием меньшего количества живых подопытных. Эта разработка открывает новые возможности для широкого спектра лечебных решений и инноваций в области медицинского оборудования.

«Например, некоторые пациенты с диабетом используют автоматические насосные системы для самостоятельного введения инсулина. Катетеры в этих насосных системах приходится менять каждые несколько дней, поскольку они засоряются. Мы смогли показать, что покрытие катетеров этими новыми материалами предотвращает засорение», – поделился Вейсех.

Светлое будущее: Ускорение перехода к клинически применимым продуктам

Доктор Жозе Оберхольцер, хирург-трансплантолог и биоинженер из Университета Вирджинии, прокомментировал новаторский характер этого исследования, заявив: «Благодаря новой технологии штрихового кодирования клеток исследования биоматериалов только что получили беспрецедентный толчок, который ускорит переход к клинически применимым продуктам и сделает их более доступными».

Далее он добавил: «Это настоящий сдвиг парадигмы. С помощью этого метода мы теперь можем одновременно тестировать сотни биоматериалов и выбирать те, которые человеческий организм не отторгает. Мы можем защитить клеточные трансплантаты от нападок иммунной системы, не прибегая к иммуносупрессивным препаратам».

Будущее лечения диабета: Использование возможностей биоматериалов

Это революционное достижение в области лечения диабета демонстрирует потенциал биоинженерии и биоматериалов. Объединив высокопроизводительное секвенирование ДНК и уникальную технику штрих-кодирования, исследователи теперь могут проводить скрининг и определять наиболее эффективные составы биоматериалов для лечения диабета 1 типа.

Открытия, сделанные Омидом Вейсехом и его командой, могут проложить путь к более эффективным, устойчивым и долгосрочным решениям для лечения диабета. С разработкой новых биоматериалов и их потенциальным применением в медицинских устройствах будущее лечения диабета выглядит многообещающим.

Заключение

Новаторский прогресс в лечении диабета 1 типа, достигнутый благодаря исследованиям, проведенным Омидом Вейсехом и его сотрудниками, знаменует собой важную веху в области медицины. Инновационное использование биоматериалов и уникальная система «штрих-кодов» обладают огромным потенциалом для преобразования лечения диабета 1 типа и потенциального улучшения качества жизни миллионов людей во всем мире. Поскольку эти исследования продолжают развиваться, будущее лечения диабета сияет маяком надежды и обещанием лучших, более эффективных решений.

Rice University