Постдок-портрет: Ханна Уотерман исследует коммуникацию клеток островка

Ханна Уотерман — докторант-исследователь (postdoc) в Университете Дьюка. Её исследования сосредоточены на понимании того, как коммуникация между альфа- и бета-клетками поджелудочной железы регулирует секрецию инсулина. В этом интервью из серии «Портрет исследователя после докторанта» (Postdoc Portrait) она рассказывает о значимости своих работ и о том, как, по её надежде, её исследования помогут улучшить лечение диабета.

Совет 2. Изучение взаимодействия клеток островков поджелудочной железы при диабете

С | В чём заключается научная проблема, которую вы пытаетесь решить?

Фундаментальная научная проблема, которую я пытаюсь решить в ходе своих исследований, заключается в том, почему инкретинный гормон кишечного происхождения — глюкозозависимый инсулинотропный пептид (GIP), выделяющийся после приёма пищи и стимулирующий секрецию инсулина, — теряет свой стимулирующий эффект на секрецию инсулина на ранних стадиях сахарного диабета 2 типа, несмотря на сохранность экспрессии рецепторов GIP и клиническую эффективность агонистов рецепторов GIP. Эта указывает на то, что фундаментальные механизмы, регулирующие действие GIP, пока ещё не получили полного объяснения. Когда бета-клетки поджелудочной железы производят инсулин для снижения уровня сахара в крови, соседние альфа-клетки секретируют глюкагон для его повышения и координируют взаимодействие внутри островков. Всё больше свидетельств указывает на то, что аминокислоты, прежде всего аланин, активируют альфа-клетки посредством передачи сигнала через рецептор GIP, что приводит к выделению факторов, стимулирующих секрецию инсулина из бета-клеток. Вместе с тем неизвестно, работает ли этот питаемо-зависимый путь передачи сигнала от альфа-клеток к бета-клеткам у людей. Мои исследования объединяют контролируемые исследования метаболизма у людей с экспериментами на человеческих островках поджелудочной железы, чтобы определить, как аланин и GIP совместно регулируют секрецию инсулина. Понимание этого механизма может объяснить, почему функция GIP изменяется при сахарном диабете 2 типа, и помочь в разработке новых подходов к улучшению инкретин-ориентированной терапии и сохранению функции бета-клеток.

С | Что привлекло вас к исследованиям метаболизма?

Метаболизм

Во время перехода к последокторской программе обучения я начал интересоваться неотвеченными вопросами, связанными с гормонами инкретинов и биологией островков панкреатических островков. В частности, несмотря на примечательный клинический успех терапии на основе GIP, меня интересовало, почему эффект GIP нарушается при сахарном диабете 2 типа. Мои исследования теперь сосредоточены на понимании взаимодействия между альфа- и бета-клетками панкреатических островков, регулирующими секрецию инсулина, и выявлении механизмов, которые могут улучшить терапию диабета.

С | Что-нибудь неожиданное вы узнали из своих исследований?

Одним из самых удивительных открытий среди сделанных мной стало то, что гормоны крайне редко действуют в одиночку. На ранних этапах обучения я воспринимал GIP как гормон, напрямую воздействующий на бета-клетки поджелудочной железы для стимуляции секреции инсулина. Однако по мере изучения литературы и проектирования экспериментов я обнаружил, что в этом процессе важную роль играют и альфа-клетки поджелудочной железы. Альфа-клетки выделяют глюкагон не только для повышения уровня сахара в крови, но и реагируют на такие питательные вещества, как аминокислоты, взаимодействуя с соседними бета-клетками для усиления секреции инсулина. Это изменение взглядов фундаментально перестроило мой способ размышлений о метаболической регуляции. Оно укрепило понимание того, что физиология функционирует не через изолированные независимые пути, а через согласованное взаимодействие клеток и органов. Это осознание сформировало мой исследовательский подход, направив меня к постановке более комплексных вопросов и проектированию экспериментов, отражающих сложность метаболизма человека, вместо изучения отдельных гормонов или типов клеток в изоляции.

Если ваши исследования окажутся успешными, что вы сможете изменить для науки или общества?

Если мои исследования будут успешными, они помогут углубить наше понимание того, как организм регулирует уровень сахара в крови и как эти процессы нарушаются при сахарном диабете 2-го типа. Выявляя новые механизмы контроля секреции , эта работа может помочь объяснить, почему некоторые существующие терапии эффективны, и определить возможности для разработки более эффективного лечения. В более широком смысле мои исследования вносят вклад в более глубокое понимание физиологии человека, закладывая основу для будущих открытий в области метаболической и эндокринной биологии. Сахарный диабет 2-го типа поражает сотни миллионов людей по всему миру и повышает риск сердечных заболеваний, поражения почек, слепоты и других серьезных осложнений, что делает его одной из крупнейших проблем общественного здравоохранения нашего времени. Даже небольшие продвижения в понимании этого заболевания несут в себе потенциал для улучшения помощи пациентам. Я надеюсь, что эти исследования помогут не только в разработке более эффективных стратегий профилактики, лечения и контроля диабета, но и в подготовке нового поколения ученых, которые будут решать сложные биомедицинские проблемы.

S | Какой вопрос вы ждёте с наибольшим возбуждением, отвечая на него?

Самый волнующий вопрос, на который мне хотелось бы ответить, заключается в том, как организм заранее, задолго до развития сахарного диабета 2 типа, поддерживает уровень сахара в крови на нормальном уровне. Тот факт, что многие люди годами остаются метаболически здоровыми, несмотря на растущую инсулинорезистентность, говорит о наличии мощных компенсаторных механизмов, поддерживающих глюкозный гомеостаз. Мне хотелось бы понять, что собой представляют эти механизмы, почему некоторые из них со временем дают сбой у отдельных людей и можно ли их усилить, чтобы замедлить или предотвратить развитие болезни. Ответы на эти вопросы сместят фокус с лечения уже сформировавшегося диабета на сохранение метаболического здоровья до того, как возникнет необратимое повреждение. Меня восхищает мысль о том, что изучение этих ранних адаптационных реакций раскроет новые биологические принципы и создаст возможности для разработки вмешательств, которые помогут людям дольше оставаться здоровыми, вместо того чтобы управлять болезнью после её развития.

Ответы структурированы с учетом их длины и детализации.