»Hormon sreče« serotonin uravnava presnovo sladkorja

Berlin - Berlinski znanstveniki so v sodelovanju s slovenskimi kolegi pojasnili mehanizem delovanja serotonina v trebušni slinavki in povezavo s sladkorno boleznijo. V modernem svetu je sladkorna bolezen najpomembnejša presnovna bolezen. Zapleti te bolezni pogosto vodijo v invalidnost in smrt ter močno bremenijo zdravstveni sistem. Vloga »hormona sreče« serotonina v trebušni slinavki je od odkritja pred štirimi desetletji ostala nerazrešena. Znanstvenikom berlinskega Max-Planck-Inštituta za molekularno genetiko je uganko sedaj uspelo rešiti.

V zadnji spletni izdaji PloS Biology , raziskovalci ob Diegu J. Walther - ju in Nielsu Paulmannu opisujejo, da - in kako - pomanjkanje serotonina v trebušni slinavki vodi do pojava sladkorne bolezni. Njihov interdisciplinarni pristop je razkril molekularne in fiziološke razloge za pojav sladkorne bolezni.

Posebej plodno je bilo pri tem sodelovanje z Marjanom Rupnikom , vodjo laboratorija na Inštitutu za fiziologijo Univerze v Mariboru, in Heidrun Fink , direktorico Inštituta za farmakologijo in toksikologijo veterinarske medicine na Svobodni Univerzi Berlin, ter njunimi sodelovci. V preteklosti je berlinska skupina označila mehanizma delovanja serotonina v krvnih ploščicah. V ploščicah se hormon serotonin v procesu serotonilacije kovalentno veže na signalne beljakovine (Walther in sod., (2003) Cell 115:851) kar je ključno za proces strjevanja krvi. Nadaljevanje raziskav na drugih tkivih je privedlo do odkritja, da podobni procesi potekajo tudi v celicah beta trebušne slinavke.

Podobno kot v krvnih ploščicah serotonilacija beljakovin v celicah beta vpliva na eksocitozo sekretornih mešičkov. Serotonin tako v normalnih pogojih kontrolira izločanje hormona, ki uravnava krvni sladkor tako pri človeku kot živalih, pojasnjuje Diego Walther. Pri znižani ravni serotonina, kot pri miših, ki tega hormona v trebušni slinavki sploh nimajo (Walther in sod., (2003) Science 299:76), se inzulin po hranjenju ne izloča v zadostni količini, krvni sladkor pa se dvigne do bolezenske ravni, kar je eden od glavnih znakov sladkorne bolezni. Odkritje mehanizma delovanja hormona serotonina odpira nova razmišljanja o terapiji sladkorne bolezni, kar je eden od naslednjih ciljev te mednarodne ekipe. Po izvirnem opisu motenj v funkciji krvnih ploščic je motnja v delovanju endokrinega dela trebušne slinavke že tretje bolezensko stanje, ki je tesno povezano s procesom serotonilacije.

Omenjena študija, poleg razumevanja vloge serotonina v sladkorni bolezni, poudarja tudi splošen pomen monoaminilacije beljakovin. Tudi drugi monoaminski hormoni, kot na primer histamin, dopamin in noradrenalin, lahko sodelujejo v podobnih reakcijah (http://www.mpg.de/bilderBerichteDokumente/dokumentation/jahrbuch/2007/molekulare_genetik/forschungsSchwerpunkt1/index.html). Monoaminilacija beljakovin ima podobno kot fosforilacija značilen vpliv na signalne procese v celicah. Prav podrobna obravnava vplivov monoaminilacije na signalne procese je prihodnji izziv berlinske ekipe. Študija resno spreminja naše učbeniško znanje o delovanju hormonov.

»Drugače kot smo dolgo domnevali, v maščobah topni hormoni, npr. steroidi, ne prehajajo v celično notranjost zgolj z difuzijo, ampak tudi prek receptorske endocitoze (Nykjaer in sod., (1999) Cell 96:507). In vodotopni hormoni, kot na primer serotonin, histamin in kateholamini, ne delujejo samo prek receptorjev, ampak tudi skozi monoaminilacijo v celicah«, pojasnjuje Walther. Rezultati berlinske ekipe prvič prikazujejo funkcionalno vlogo serotonina v celicah beta trebušne slinavke in razširjajo koncept monoaminilacije beljakovin v relevantnih patofizioloških procesih. V nadaljnem delu hočejo znanstveniki odkriti, zakaj miši s pomanjkanjem serotonina ne umirajo prej in zakaj ne razvijejo drugih zapletov sladkorne bolezni. Razumevanje slednjega bo lahko izboljšalo kvaliteto in dolžino življenja bolnikov s sladkorno boleznijo.