Η ορμόνη ινσουλίνη παίζει κεντρικό ρόλο στον μεταβολισμό πολλών ζωντανών οργανισμών. Όταν το φαγητό είναι άφθονο, η ινσουλίνη προάγει την απορρόφηση και την αποθήκευση ενέργειας. Σε περιόδους πείνας, ωστόσο, η έκκριση ινσουλίνης μειώνεται. Το σώμα εξοικονομεί ενέργεια ή αναζητά εναλλακτικές πηγές ενέργειας. Είναι κρίσιμο για την επιβίωση αυτό το σύστημα να είναι καλά συντονισμένο. Εάν βγει εκτός ισορροπίας, υπάρχει κίνδυνος διαβήτη και άλλων μεταβολικών ασθενειών.
Οι άνθρωποι παράγουν ινσουλίνη στο πάγκρεας τους. Στη μύγα Drosophila, ωστόσο, η ορμόνη παράγεται από νευρικά κύτταρα που βρίσκονται στον εγκέφαλο. Αυτά τα κύτταρα απελευθερώνουν την ινσουλίνη απευθείας στην αιμολέμφο – το υγρό που εκπληρώνει τις λειτουργίες του αίματος στα έντομα. Εκτός από αυτό, όμως, το σύστημα ινσουλίνης της μύγας μοιάζει πολύ με αυτό των ανθρώπων.
Οι επιστήμονες στο Julius-Maximilians-Universität Würzburg (JMU) στη Βαυαρία της Γερμανίας, έχουν τώρα μια πιο προσεκτική ματιά στα κύτταρα της μύγας που παράγουν ινσουλίνη. Στόχος τους ήταν να αποκαλύψουν πώς αυτά τα κύτταρα στον εγκέφαλο της μύγας συνεργάζονται με άλλους νευρώνες για να παράγουν μια συντονισμένη απόκριση στις μεταβολικές απαιτήσεις και τις εσωτερικές αλλαγές κατάστασης.
Τα αποτελέσματα δημοσιεύτηκαν στο επιστημονικό περιοδικό eLife. Ο Δρ Jan Ache, επικεφαλής μιας ομάδας Emmy Noether στο Τμήμα Νευροβιολογίας και Γενετικής στο JMU Biocentre, είναι υπεύθυνος για τη μελέτη.
Παρακολούθηση της δραστηριότητας των μεμονωμένων κυττάρων
Πώς αντιδρούν τα κύτταρα που παράγουν ινσουλίνη (IPC) στα ζωντανά έντομα στις αλλαγές στο ενεργειακό ισοζύγιο; Λίγα είναι γνωστά για αυτό μέχρι στιγμής. Για να κλείσει αυτό το κενό γνώσης, η ομάδα του Jan Ache χρησιμοποίησε μια προσέγγιση που επιτρέπει την καταγραφή της δραστηριότητας μεμονωμένων IPC σε ζωντανές μύγες υπό διαφορετικές συνθήκες.
Βρήκαν ότι τα IPC απελευθερώνουν ινσουλίνη όταν οι μύγες καταπίνουν ζάχαρη με την τροφή τους – αλλά όχι όταν η ζάχαρη εγχέεται απευθείας στην αιμόλεμφο.
«Στους ανθρώπους, αυτό το φαινόμενο είναι γνωστό ως το φαινόμενο της ινκρετίνης», εξηγεί ο Jan Ache. Υποδηλώνει ότι η έκκριση ινσουλίνης δεν ελέγχεται απλώς από την αύξηση των επιπέδων σακχάρου στο αίμα, αλλά από πιο σύνθετους μηχανισμούς που περιλαμβάνουν ορμόνες του εντέρου.
Η ομάδα JMU διαπίστωσε επίσης ότι η δραστηριότητα IPC είναι πολύ χαμηλότερη στις μεγαλύτερες μύγες. Είναι επομένως πιθανό ο τρόπος με τον οποίο τα έντομα επεξεργάζονται τη ζάχαρη να αλλάζει με την ηλικία – παρόμοια με τον άνθρωπο.
Διερευνήθηκε η επιρροή στη συμπεριφορά αναζήτησης τροφής
Η συμπεριφορά αναζήτησης τροφής των συγκεκριμένων μυγών συνδέεται στενά με τις διακυμάνσεις των ενεργειακών τους αποθεμάτων, οι οποίες με τη σειρά τους συνδέονται με την έκκριση ινσουλίνης. Η ομάδα του Würzburg ήθελε επίσης να μάθει περισσότερα για αυτές τις σχέσεις.
Ως εκ τούτου, οι ερευνητές διέγειραν τα IPC οπτογενετικά – μιμούμενοι αυτό που συμβαίνει συνήθως μετά από ένα γεύμα και την αύξηση των επιπέδων σακχάρου. Αποδείχθηκε ότι τα κύτταρα που παράγουν ινσουλίνη παίζουν μικρό μόνο ρόλο στη ρύθμιση της συμπεριφοράς αναζήτησης τροφής σε σύγκριση με άλλα νευρικά κύτταρα.
Οι μελέτες μπορεί να είναι σχετικές για τον άνθρωπο
«Με τα πειράματά μας, βελτιώσαμε τις γνώσεις μας για τα κυκλώματα που ελέγχουν την έκκριση ινσουλίνης στις μύγες της συγκεκριμένης μελέτης», λέει ο Jan Ache. Αυτό επιτρέπει πλέον περαιτέρω έρευνες, οι οποίες θα μπορούσαν τελικά να οδηγήσουν σε ευρήματα που σχετίζονται με την ανθρώπινη υγεία και ασθένειες όπως ο διαβήτης. Αν και οι άνθρωποι και οι μύγες αυτές είναι πολύ διαφορετικά είδη στην εμφάνιση, έχουν κάποιες ομοιότητες στη γενετική και στον μεταβολισμό τους, συμπεριλαμβανομένης της λειτουργίας του νευρικού συστήματος και των βασικών πτυχών της μεταβολικής ρύθμισης.
