«Сам по себе сахар не токсичен, поэтому остается загадкой, почему высокий уровень сахара в крови может иметь такое сильное влияние на организм», – говорит Джеральд Харт, доктор философии.D., директор факультета биологической химии медицинского факультета Университета Джона Хопкинса. "Ответ, кажется, заключается в том, что высокий уровень сахара в крови нарушает активность молекулы, которая участвует во многих процессах внутри клетки."
Предыдущие эксперименты других исследовательских групп показали, что высокий уровень сахара в крови при нелеченном диабете изменяет активность митохондрий, компартментов, которые перерабатывают питательные вещества в полезную энергию для клеток.
Чтобы выяснить, почему, научный сотрудник Парта Банерджи, доктор философии.D., сравнили ферменты в митохондриях сердец крыс с диабетом с ферментами из здоровых сердец крыс. Он искал различия в уровнях двух ферментов, которые добавляют и удаляют молекулу O-GlcNAc в белки. Исследовательская группа Харта в течение 30 лет изучала использование клетками O-GlcNAc для управления обработкой питательных веществ и энергии.
Банерджи обнаружил, что уровни одного фермента, O-GlcNAc трансферазы, которая добавляет O-GlcNAc к белкам, была выше в митохондриях диабетических крыс, в то время как уровни фермента, удаляющего O-GlcNAc, O-GlcNAcase, были ниже.
«Мы ожидали, что уровни ферментов при диабете будут разными, но не ожидали большой разницы, которую мы увидели», – говорит Банерджи. Он и его коллеги говорят, что они также обнаружили, что расположение одного из ферментов в митохондриях было другим у мышей с диабетом.
Производство энергии требует сложного взаимодействия между ферментными комплексами, встроенными в митохондриальные мембраны, каждый из которых играет особую роль. O-GlcNAc трансфераза обычно находится в одном из этих комплексов, но у мышей с диабетом большая часть ее мигрировала внутрь митохондрий, говорит Банерджи.
По словам Харта, в результате изменений в активности, связанной с O-GlcNAc, производство энергии в митохондриях становится менее эффективным, так что митохондрии начинают производить больше тепла и повреждают молекулы в качестве побочных продуктов процесса.
Затем печень запускает антиоксидантный процесс нейтрализации так называемых свободных радикалов, который включает выработку большего количества глюкозы и дальнейшее повышение уровня сахара в крови.
По его словам, поиск лекарства, которое нормализует активность ферментов O-GlcNAc, может стать эффективным способом профилактики или лечения диабета.