Prawidłowe funkcjonowanie mitochondriów jest niezbędne do glukozozależnego wydzielania insuliny
Mitochondria odgrywają kluczową rolę w przemianie kwasów tłuszczowych i glukozy do ATP (adenozynotrójfosforanu) będącego podstawową formą energii wykorzystywaną we wszelkich procesach komórkowych. U osób z cukrzycą typu 2 liczba, rozmiary i aktywność mitochondriów są obniżone, co może mieć niekorzystny wpływ na metabolizm glukozy i to zarówno w trzustce, wątrobie, jak i mięśniach szkieletowych. Mięśnie szkieletowe są bowiem największym insulinowrażliwym organem w ludzkim ciele i poprzez stymulację wydzielania insuliny są odpowiedzialne za metabolizm ponad 80% glukozy. Oporność na insulinę w tej tkance ma ogromny wpływ na homeostazę glukozy w całym organizmie. Pomiędzy wieloma innymi nieprawidłowościami funkcjonowania mitochondriów zaobserwowanymi w tkance mięśniowej osób wykazujących oporność na insulinę, na pierwszy plan wysuwa się gospodarka lipidowa. Nieodpowiednie funkcjonowanie mitochondriów prowadzi do niedoboru APT, zaburzeń w metabolizmie tłuszczów i nadmiernego ich gromadzenia w komórkach, otyłości, a w konsekwencji, do dalszego rozwoju oporności na insulinę. Związek otyłości z rozwojem cukrzycy typu 2 nie pozostawia obecnie żadnych wątpliwości, a utrata wagi stanowi jeden z kamieni milowych w kontrolowaniu choroby. W jednym z badań zauważono, że u pacjentów, którzy stracili ponad 7% wagi ciała zwiększyła się liczba mitochondriów.
Wydzielanie insuliny w komórkach trzustki zależy przede wszystkim od aktywności mitochondriów. Im bardziej wzrasta stężenie glukozy w komórkach, tym bardziej rośnie produkcja ATP. Przy pewnym, progowym jego stężeniu, następuje zamknięcie kanałów potasowych, otwarcie kanałów wapniowych, co prowadzi do depolaryzacji błony komórkowej i wydzielania insuliny.
Najnowsze dane wskazują na to, że prawidłowe wydzielanie insuliny zależy więc od odpowiedniego funkcjonowania mitochondriów. Poza laboratoryjnymi eksperymentami na liniach komórkowych, badania genetyczne u ludzi wykazały, że u osobników posiadających w mitochondrialnym DNA mutację A3243G komórki trzustki nieprawidłowo reagują na stymulację glukozą. Po raz pierwszy zidentyfikowano tę mutację w połączeniu z syndromem MELAS (mitochondrial myopathy, encephalopathy, lactic acidosis and stroke-like episodes). Występowanie mutacji ma charakter heteroplazmatyczny, co oznacza, że w komórkach znajduje się więcej niż jeden rodzaj DNA pozajądrowego. U nosicieli mutacji A3243G, „mitochondrialna” cukrzyca ujawnia się średnio po ukończeniu 38. roku życia, praktycznie wszyscy nosiciele zmutowanego genu rozwijają cukrzycę (typu 1 lub 2, w zależności od stopnia zaburzenia w wydzielaniu insuliny) lub nietolerancję na glukozę przed ukończeniem 70. roku życia. Ponieważ insulinopenia ma charakter progresywny, większość pacjentów, po kilku latach, będzie wymagało leczenia insuliną egzogenną. Występowanie A3243G zaobserwowano m.in. u pacjentów w Holandii, Japonii, Finlandii i Turcji. Częstotliwość jej występowania różni się pomiędzy poszczególnymi krajami. W Holandii wskaźnik ten u osób z cukrzycą wynosi ok. 1,3%; w Japonii – 2,9%; w Finlandii – 0,5% u przypadkowych pacjentów z cukrzycą, natomiast u osób z rodzinną historią cukrzycy wskaźnik ten wyniósł 1,6%.
W mitochondriach komórek zwierzęcych i roślinnych występuje koenzym Q10 (CoQ10). Jego rola polega na przenoszeniu elektronów w łańcuchu oddechowym. W doświadczeniach na zwierzętach zauważono, że CoQ10 znacznie obniża poziom glukozy na czczo i glukozy poposiłkowej mierzony po 2 godzinach. Niewielkie badania wykazały, że u osób z cukrzycą suplementacja diety koenzymem Q10 poprawiła poziom glukozy we krwi oraz syntezę i wydzielanie insuliny. Dodatkowo, CoQ10 wykazał kliniczne korzyści u osób z defektem typu MELAS. Może mieć ona szczególne znaczenie u pacjentów przyjmujących statyny, ponieważ u nich właśnie poziom endogennego CoQ10 jest wyjątkowo niski.
Strategie terapeutyczne mające na celu poprawę funkcjonowania mitochondriów mogą więc w najbliższej przyszłości zyskać na ważności i mieć duże znaczenie, szczególnie przy leczeniu cukrzycy.
Piśmiennictwo
2. Patti ME and Corvera S. The Role of Mitochondria in the Pathogenesis of Type 2 Diabetes. Endocr Rev. 2010 June; 31(3): 364–395.
3. Maassen JA, Hart LM, van Essen E et al. Mitochondrial Diabetes Molecular Mechanisms and Clinical Presentation. Diabetes, vol. 53, suppl. 1, Feb. 2004.
