Связь между жиром, бактериями и диабетом — это воспаление, которое является нормальной реакцией организма на инфекцию или травму. Воспаление полезно в небольших контролируемых дозах, но может быть чрезвычайно вредным, когда оно сохраняется и становится хроническим.
«Идея состоит в том, что когда жировые клетки (адипоциты) взаимодействуют с агентами окружающей среды — в данном случае с бактериальными токсинами — они запускают хронический воспалительный процесс», — говорит Патрик Шливерт, доктор философии, профессор UI и глава отдела микробиологии и медицины. соавтор нового исследования, опубликованного в журнале PLOS ONE. «Мы знаем, что хроническое воспаление приводит к резистентности к инсулину, которая затем может привести к диабету. Поэтому людей очень интересуют первопричины хронического воспаления».Исследователи UI использовали иммортализованные жировые клетки, чтобы показать, что бактериальные токсины стимулируют жировые клетки к высвобождению молекул, называемых цитокинами, которые способствуют воспалению. «Увековечивая жировые клетки, команда UI создала запас непрерывно делящихся идентичных клеток, которые необходимы для повторных экспериментов для подтверждения результатов», — объясняет Аль Клингельхутц, доктор философии, микробиолог UI и соавтор исследования.
Предыдущие исследования показали, что токсин, называемый липополисахаридом (ЛПС), продуцируемый бактериями E. coli, которые проживают в кишечнике человека, запускает выработку жировыми клетками провоспалительных цитокинов, и было предложено, что это взаимодействие способствует развитию диабета.Команда UI сосредоточилась на другой бактерии, Staphylococcus aureus (стафилококк), которая, по-видимому, важна в контексте диабета по двум причинам. Во-первых, по мере того, как люди становятся тучными, а затем заболевают диабетом, они становятся очень сильно колонизированными стафилококковыми бактериями.
Во-вторых, стафилококк — наиболее распространенный микроб, выделяемый из язв диабетической стопы, одного из наиболее распространенных и опасных для здоровья осложнений диабета.
Все бактерии стафилококка вырабатывают токсины, называемые суперантигенами — молекулы, нарушающие работу иммунной системы. Исследования Шливерта ранее показали, что суперантигены вызывают смертельные последствия различных стафилококковых инфекций, таких как синдром токсического шока, сепсис и эндокардит.Новое исследование UI показывает, что суперантигены бактерий стафилококка запускают жировые клетки для производства провоспалительных молекул. Более того, исследование показало, что суперантигены взаимодействуют с ЛПС E. coli, усиливая цитокиновый ответ жировых клеток, усиливая воспаление, что потенциально может повысить вероятность развития диабета.
«E. coli, которая находится в нашем кишечнике, производит ЛПС, и каждый день небольшое количество этого токсина попадает в нашу циркуляцию, но обычно он выводится из кровотока печенью. Однако люди, колонизированные стафилококками, также хронически подвергаются воздействию суперантигены, которые закрывают путь детоксикации ЛПС, — объясняет Шливерт. «Это создает синергию между« неочищенным »LPS и суперантигеном.
Все эти две молекулы вызывают воспаление и выработку цитокинов. Так что, по сути, их совместное присутствие создает идеальный шторм для воспаления».Полученные данные свидетельствуют о том, что, способствуя хроническому воспалению за счет своего воздействия на жировые клетки, суперантигены стафилококка могут играть роль в развитии диабета.
Кроме того, хроническое воспаление, вызванное суперантигенами, также может препятствовать заживлению ран при язвах диабетической стопы. Язвы, от которых страдают от 15 до 25 процентов людей с диабетом, как известно, плохо поддаются лечению и часто могут привести к ампутации.Зачем увековечивать жировые клетки?Команда UI создала иммортализованные жировые клетки для своих исследований, потому что первичные жировые клетки (взятые непосредственно из жировой ткани) не очень полезны для лабораторных экспериментов.
Как только первичные клетки вырастают в чашке, они быстро перестают делиться и не могут использоваться для повторных экспериментов. Напротив, иммортализованные жировые клетки позволяют многократно повторять эксперименты на идентичных клетках, обеспечивая последовательные, воспроизводимые результаты.
Клингельхутц и его команда увековечили незрелые жировые клетки-предшественники, добавив два гена из ВПЧ (вируса, вызывающего рак шейки матки) вместе с геном части фермента, который контролирует длину теломер клеток — фрагментов ДНК, защищающих хромосомы. советы от порчи. Эти бессмертные клетки-предшественники затем могут быть «выращены» в чашках Петри и дифференцированы в нормальные жировые клетки.
«Бессмертные жировые клетки — отличный экспериментальный инструмент, который позволит нам исследовать механизмы воспаления и позволит нам проверить способы потенциально подавить реакцию», — говорит Клингельхутц. «Это будет целью в будущем».