Kalciumkanaler har betydande roll vid utveckling av diabetes
Forskare vid Karolinska Institutet visar i en ny studie hur överaktivitet i särskilda kalciumkanaler i de insulinfrisättande betacellerna i bukspottkörteln kan bidra till utvecklingen av diabetes. Att blockera dessa kanaler skulle kunna vara ett nytt sätt att behandla sjukdomen, tror forskarna. Studien publiceras i den vetenskapliga tidskriften PNAS.
Kalciumkanaler av typen CaV3.1 har en perifer roll i friska insulinfrisättande betaceller i bukspottkörteln men blir överaktiva vid diabetes. En viktig fråga är därför om överaktivitet i dessa kanaler är en orsak till eller en följd av diabetes. Nu har forskare vid Karolinska Institutet funnit att ökat uttryck av CaV3.1-kanaler (det vill säga att fler kanaler är aktiva i cellmembranet) leder till ett onormalt stort kalciuminflöde, vilket i sin tur leder till förändrat uttryck av vissa proteiner som reglerar frisättningen av insulin.
– Detta försämrar betacellernas förmåga att frisätta insulin och leder till en nedsatt reglering av blodsockernivån, förklarar Jia Yu, forskare vid institutionen för molekylär medicin och kirurgi, Karolinska Institutet och studiens försteförfattare.
Kalciumkanalernas roll undersöktes med en rad metoder, bland annat genom experiment på celler från råttor och människor samt i en djurmodell för diabetes. De experimentella modeller som använts tyder på att resultaten gäller för både typ 1- och typ 2-diabetes, men fler studier behövs för att bekräfta detta.
Bör fokusera mer på kalciumkanaler
– Under lång tid har man bortsett från hur CaV3.1-kanalerna i betaceller påverkar utveckling av diabetes och dess komplikationer. Vårt arbete visar att ökat uttryck av CaV3.1-kanaler kan vara en avgörande sjukdomsmekanism vid diabetes och att forskningen bör fokusera mer på dessa kanaler, säger Shao-Nian Yang, docent vid institutionen för molekylär medicin och kirurgi, Karolinska Institutet, och en av studiens sisteförfattare.
Nu vill forskarna ta reda på om ett ökat uttryck av CaV3.1-kanaler även förekommer i andra celltyper, exempelvis celler i kärlens glatta muskulatur och T-celler i immunförsvaret och därmed är involverade i utvecklingen av diabetes och dess komplikationer. De vill också undersöka om det finns möjligheter för klinisk tillämpning av resultaten.
Ny potentiell behandlingsstrategi
– Selektiv blockering av CaV3.1-kanaler skulle kunna bli en ny mekanismbaserad behandlingsmetod. Klinisk prövning med CaV3.1-kanalblockerare på diabetespatienter är en av våra kommande forskningsprioriteringar, säger Per-Olof Berggren, professor vid Rolf Luft Forskningscentrum för diabetes och endokrinologi, Karolinska Institutet, och studiens andra sisteförfattare.
Forskningen finansierades av Svenska Diabetesförbundet, Karolinska Institutets stiftelser och fonder, Vetenskapsrådet, Novo Nordisk Fonden, Familjen Erling-Perssons Stiftelse, Karolinska Institutets strategiska forskningsprogram inom diabetes, Europeiska forskningsrådet (ERC), Knut och Alice Wallenbergs Stiftelse, försäkringsaktiebolaget Skandia, Diabetes and Wellness Foundation, Berth von Kantzows stiftelse, Lee Kong Chian School of Medicine i Singapore, Nanyang Technological University i Singapore och Stichting af Jochnicks stiftelse.
Publikation
”Enhanced expression of β cell CaV3.1 channels impairs insulin release and glucose homeostasis”. Jia Yu, Yue Shi, Kaixuan Zhao, Guang Yang, Lina Yu, Yuxin Li, Eva-Marie Andersson, Carina Ämmälä, Shao-Nian Yang och Per-Olof Berggren. The Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America (PNAS), online 23 december 2019, doi: 10.1073/pnas.1908691117.