A ß-sejtek metabolikus memóriája szabályozza az inzulin elválasztást
Az ionos kalcium (Ca2+) számos sejtfolyamatot szabályoz az eukarióta sejtekben, köztük a sejtproliferációt, génexpressziót, és a neurotranszmitterek felszabadulását.
A Ca2+-hoz kötődő fehérjék, mint a kalmodulin kiemelkedő szerepet játszanak a Ca2+ mediálta jelátvitelben. Az intracelluláris Ca2+ koncentrációjának az emelkedése specifikus fehérje célpontokat aktivál, amelyek közül a Ca2+/kalmodulin-dependens protein kináz II (CaMKII) egy kritikus fontosságú jel-mediátor. A CaMKII hosszú ideig aktivált állapotban marad az után is, hogy az eredeti Ca2+ szignál már eltűnt, ami azt sugallja, hogy a CaMKII egy úgynevezett memória-molekula.
A szerzők megvizsgálták, hogy a hasnyálmirigy ß-sejtjei begyűjtik-e, és elraktározzák-e a Ca-impulzus hordozta információt, mintegy „metabolikus memória” formájában, annak analógiájára, ahogyan a neuronok raktározzák el a kognitív információkat. Ehhez a humán hasnyálmirigy ß-sejteket nagy koncentrációjú glukóz-lökéseknek tették ki, amit egy 24 órás konszolidációs periódus követett, az akut metabolikus hatások eliminálása céljából. Azt találták, hogy a magas koncentrációjú glukóz lökéseknek kitett ß-sejtek a későbbiekben szignifikánsan magasabb inzulin-elválasztással válaszoltak mind az alacsony, mind a magas koncentrációjú glukóz-ingerre, összehasonlítva azokkal a ß-sejtekkel, amelyeket folyamatosan alacsony glukózkoncentráció mellett inkubáltak. Az inzulinelválasztás növekedését a foszforilált CaMKII szintjének a szignifikáns emelkedése kísérte, ami összhangban áll azzal a feltevéssel, hogy a CaMKII lehet ennek a metabolikus memóriának a molekuláris mediátora. Ezt az is alátámasztja, hogy mind a bazális, mind a stimulációra bekövetkező inzulinelválasztás emelkedése megakadályozható volt KN93, egy specifikus CaMKII inhibitor alkalmazásával.
A szerzők tehát kimutatták, hogy a humán ß-sejtek, akárcsak a neuronok, képesek információkat begyűjteni, elraktározni és előhívni. Ez a folyamat a CaMKII aktiválódásától függ, akárcsak a neuronális memória esetén. Ezek az eredmények megerősítik azt is, hogy a neuronok, és a ß-sejtek közötti hasonlóságok a transzkriptom és epigenom szintjén nem a véletlen művei. Úgy tűnik, hogy a ß-sejtek metabolikus memóriája egy hasznos evolúciós adaptációs mechanizmus a változó tápanyagkínálattal szemben. Mivel a természetben a bőséges tápanyagkínálat időtartamának a hossza drámai eltéréseket mutathat, az ismételt szénhidrátterhelés kiváltotta metabolikus memória elősegíti a magasabb inzulinszekréciót a ß-sejtekben, ezáltal pedig a glukóz többlet hatékonyabb felvételét a vázizmokba, és a zsírszövetbe, hosszú távú raktározás céljából, ami elősegíti az éhezéses időszakokhoz való adaptációt. Mivel az inzulinelválasztás károsodása kulcsszerepet játszik az anyagcserezavarok kialakulásában, további vizsgálatok szükségesek annak megállapítására, hogy a metabolikus memória milyen szerepet játszik ezeknek a betegségeknek a kórélettanában.
(Forrás: Santos GJ et al. Metabolic memory of ß-cells controls insulin secretion and is mediated by CaMKII Mol Metab. 2014 Apr 15;3(4):484-9. doi: 0.1016/j.molmet.2014.03.011)
