Portrét postdoc: Hannah Watermanová zkoumá komunikaci v buňkové komůrce

Hannah Waterman je postdoktorandská výzkumnice na Duke University. Jeji výzkum se zaměřuje na pochopení toho, jak komunikace mezi alfa- a beta-buňkami pankreatu reguluje uvolňování inzulínu. V tomto rozhovoru Postdoc Portrait (Portret postdoktorandky) hovoří o významu svých prací a o tom, jak by její výzkum mohl pomoci zlepšit léčbu diabetu.

Tip 2: Rozpuštění komunikace mezi buňkami ostrovitých buněk pankreasu u diabetu

Tip 2: Rozpuštění komunikace mezi buňkami ostrovitých buněk pankreasu u diabetu

S | Jaký vědecký problém se snažíte vyřešit?

Základní vědecký problém, kterému se mé výzkum snaží věnovat, spočívá v tom, proč jsou stimulační účinky glukózou závislého inzulínotropního polypeptidu (GIP), střevního hormonu uvolňovaného po jídle a vyvolávajícího uvolňování inzulínu, v časných fázích diabetu 2. typu narušeny, i když dochází k zachování exprese receptoru GIP a k přetrvávání klinické účinnosti agonistů receptoru GIP. Tato naznačuje, že základní mechanismy regulující účinek GIP dosud nebyly dostatečně objasněny. Při výrobě inzulínu, který snižuje hladinu cukru v krvi, produkují beta buňky pankreasu, zatímco sousední alfa buňky vylučují glukagon, který hladinu cukru v krvi zvyšuje, a zároveň koordinují komunikaci uvnitř ostrůvků. Rostoucí důkazy ukazují, že aminokyseliny, především alanin, aktivují alfa buňky prostřednictvím přenosu signálu receptoru GIP, což vede k uvolňování faktorů stimulantů inzulínu z beta buněk. Přesto není dosud známo, zda tato signální cesta z alfa buněk do beta buněk vyvolávaná příjmem potravy funguje i u lidí. Mé výzkum kombinuje kontrolované studie lidského metabolismu s experimenty provedenými na lidských pankreatických ostrůvcích, aby zjistil, jak alanin a GIP společně regulují uvolňování inzulínu. Pochopení tohoto mechanismu by mohlysvětlit, proč se funkce GIP v diabetu 2. typu mění, a pomoci při určování nových přístupů k zlepšení inkrétinových terapií a k ochraně funkce beta buněk.

S | Co vás přitáhlo k výzkumu metabolismu?

Metabolizma

Při přechodu na svou postdoktorandskou výzkumnou činnost jsem se začal zajímat o nevyřešené otázky spojené s inkretinovými hormony a biologií Langerhansových ostrůvků pankreasu. Konkrétně jsem se zajímal o to, proč je účinek GIP při typ 2 diabetu porušen, přestože terapie založené na GIP dosahují pozoruhodných klinických úspěchů. Můj výzkum se nyní zaměřuje na pochopení komunikace mezi alfa a beta buňkami pankreasu, které regulují uvolňování inzulínu, a na odhalování mechanismů, které by mohly zlepšit léčbu diabetu.

S | Co jste se naučili z neočekávané součásti svých výzkumů?

Jednou z nejdřívejších věcí, které jsem se naučil, je, že hormony téměř nikdy nefungují samostatně. V raných fázích mého vzdělávání jsem považoval GIP za hormon, který přímo působí na pankreasové beta buňky a stimuluje inzulínovou sekreci. Jak jsem však prohluboval studium literatury a začal navrhovat experimenty, všiml jsem si, že v tomto procesu hrají klíčovou roli i pankreasové alfa buňky. Alfa buňky nevylučují glukagon pouze proto, aby zvýšily hladinu cukru v krvi – reagují také na živiny, jako jsou aminokyseliny, a komunikují s okolními beta buňkami, aby zvýšily inzulínovou sekreci. Toto nové chápání zásadně změnilo můj způsob přemýšlení o metabolické regulaci. Upevnilo mé přesvědčení, že fyziologie funguje prostřednictvím koordinovaných interakcí mezi buňkami a orgány, nikoliv skrze samostatné, na sobě nezávislé dráhy. Toto uvědomění utvářelo můj výzkumný přístup; navedlo mě k kladení širších, integrovanějších otázek a k navrhování experimentů, které odrážejí složitost lidského metabolismu, místo abych jednotlivé hormony nebo typy buněk zkoumal izolovaně.

S | Pokud se vaše výzkumy podaří, co byste mohli změnit pro vědu nebo společnost?

Pokud se mi výzkum podaří, přispěje k rozšíření našeho chápání toho, jak tělo reguluje hladinu cukru v krvi a jak jsou tyto procesy narušeny u diabetu typu 2. Odhalováním nových mechanismů řídících sekreci může tato práce pomoci vysvětlit, proč jsou některé stávající terapie účinné, a určit příležitosti k vývoji lepších léčebných přístupů. V širším kontextu můj výzkum zakládá půdu pro budoucí objevy v metabolické a endokrinní biologii tím, že přispívá k hlubšímu chápání lidské fyziologie. Diabetes typu 2 postihuje po celém světě stovky milionů lidí a zvyšuje riziko závažných komplikací, jako jsou srdeční choroby, onemocnění ledvin, slepota a další, což z něj dělá jednu z největších zdravotních problémů naší doby. I malé pokroky v našem chápání nemoci nesou potenciál k zlepšení péče o pacienty. Doufám, že tento výzkum pomůže při růstu nové generace vědců, kteří se budou zabývat složitými biomedicínskými otázkami, a zároveň přispěje k efektivnějším strategiím prevence, léčby a zvládání diabetu.

S | Jaký dotaz vás nejvíce těší, až na něj odpovíte?

Největší vzrušení, které ve mně vyvolává další odpověď na otázku, je to, jak se tělo dokáže samo uvolnit, aby udrželo glukózu na normální úrovni, než se rozvine cukrovka. Mnoho lidí, kteří jsou po mnoho let metabolicky zdraví, i když mají rostoucí inzulínovou rezistenci, naznačuje, že existují silné kompenzační mechanismy, které udržují homeostázu glukózy. Chci pochopit, co tyto mechanismy jsou, proč některé z nich selhávají u některých jedinců v čase a zda je možné je posílit, aby se oddálilo nebo zabránilo pokroku nemoci. Odpovědi na tyto otázky posunou zaměření z léčby zavedené cukrovky k ochraně metabolického zdraví před vznikem nevratného poškození. Mě vzrušuje myšlenka, že studium těchto časných adaptačních odpovědí odhalí nové biologické principy a vytvoří příležitosti pro intervence, které umožní lidem zůstat zdravější po delší dobu, místo aby je spravovaly až po vzniku nemoci.

Odpovědi byly seřazeny podle délky a jasnosti.