Кіріспе
Бета-жасушалар (β-жасушалар) – ұйқы бездің Лангерханс аралшықтарында орналасқан, инсулин мен амилин өндіруге және бөліп шығаруға жауапты мамандықтанған эндокриндік жасушалар. Адамның ұйқы без аралшықтарындағы жасушалардың шамамен 50–70% құрамын құрайтын бета-жасушалар қандағы қант деңгейін қалыпты ұстауда маңызды рөл атқарады. Бета-жасушалардың жұмысындағы бұзылулар қант диабеті сияқты ауруларға алып келуі мүмкін.
Beta cells (β cells) are specialized endocrine cells located within the pancreatic islets of Langerhans responsible for the production and release of insulin and amylin. Constituting ~50–70% of cells in human islets, beta cells play a vital role in maintaining blood glucose levels. Problems with beta cells can lead to disorders such as diabetes.
Функция
Бета-клеттердің қызметі негізінен гормондардың, әсіресе инсулин мен амилиннің синтезі мен секрециясына бағытталған. Екі гормон да әртүрлі механизмдер арқылы қандағы глюкоза деңгейін тар, сау диапазонда ұстауға көмектеседі. Инсулин клеткалардың глюкозаны сіңіруіне көмектеседі, осы арқылы олар оны энергия үшін пайдаланады немесе кейінгі уақытқа сақтайды. Ал амилин тамақтанғаннан кейін глюкозаның қанға сіңу жылдамдығын реттейді, асқазанның босауын тежей отырып, қоректік заттардың сіңуін баяулатады.
Инсулин синтезі
Бета-жасушалар сүтқоректілерде инсулин синтезінің жалғыз орыны болып табылады. Глюкоза инсулин секрециясын ынталандыра отырып, бір мезгілде трансляциялық бақылау және геннің транскрипциясын күшейту арқылы проинсулин биосинтезін де арттырады. Инсулин гені алдымен мРНҚ-ға транскрипцияланады, содан кейін препроинсулинге аударылады. Эндоплазмалық ретикулум (ЭР) ішінде сигналдық пептид проинсулиннің түзілуі үшін бөлінеді. Глюкозамен шақырылатын инсулин секрециясының (GSIS) іске қосылу жолының төрт негізгі кезеңі бар: GLUT2-ге тәуелді глюкозаның сіңуі, глюкоза метаболизмі, KATP каналының жабылуы және инсулин гранулаларының бірігуіне және экзоцитозға себеп болатын вольтажға сезімтал кальций арналарының ашылуы. Вольтажға сезімтал кальций арналары және АТФ-ге сезімтал калий иондық арналары бета-жасушалардың плазмалық мембранасына ендірілген. Бұл АТФ-ге сезімтал калий иондық арналар әдетте ашық, ал кальций иондық арналар әдетте жабық болады. Клетка сыртындағы глюкоза концентрациясы жоғары болғанда, глюкоза молекулалары GLUT2 транспортері арқылы концентрация градиенті бойынша жеңілдетілген диффузия арқылы клеткаға кіреді. Бета-жасушалар глюкокиназаны гликолиздің бірінші қадамын катализдейтін фермент ретінде пайдаланатындықтан, метаболизм тек физиологиялық қан глюкозасы деңгейінде және одан жоғарыда ғана жүреді. Бұл арақатынас жоғарылағанда АТФ-ге сезімтал калий иондық арналары жабылады. Нәтижесінде мембранадағы потенциал айырмашылығы оңға қарай өзгереді (калий иондары жасуша ішінде жиналады). Іске қосу жолымен қатар, күшейту жолы жасуша ішіндегі кальций деңгейінің артуынсыз инсулин секрециясын арттыруға мүмкіндік береді. Күшейту жолы глюкоза метаболизмінің қосалқы өнімдерімен және әртүрлі жасуша ішіндегі сигналдық жолдармен реттеледі. Дәрігер бета-жасушалардың қызметін бағалау үшін С-пептид деңгейін өлшейді. Амилин, сондай-ақ аралдық амилоидты полипептид (IAPP) деп те аталады. Амилиннің функциясы – қан ағынына глюкозаның ену жылдамдығын баяулату. Амилин инсулинмен синергиялық байланыстағы серіктес ретінде сипатталады, мұнда инсулин ұзақ мерзімді тамақтануды реттейді, ал амилин – қысқа мерзімді тамақтануды реттейді.
Клиникалық маңызы
Бета-жасушалардың клиникалық маңызы жоғары, себебі олардың қалыпты жұмысы глюкоза деңгейін реттеу үшін өте қажет, ал бұзылуы диабеттің және оның қосымша ауруларының пайда болуы мен дамуының басты себебі болып табылады. Бета-жасушалардың маңызды клиникалық аспектілері:
1- типті диабет
І типті қант диабеті, инсулинге тәуелді диабет деп те аталады, организмде инсулин өндіретін бета-жасушалардың аутоиммундық механизм арқылы жойылғандығынан туындайды деп саналады. Осы жасушалардың жойылғандығы организмнің глюкоза деңгейіне жауап беру қабілетін азайтады, сондықтан қандағы глюкоза мен глюкагон деңгейін тиімді реттеуге кедерілтілді. Организм бета-жасушалардың 70–80% -ын жояды, нәтижесінде 20–30% ғана жұмыс істейтін жасушалар қалады. Бұл пациентте гипергликемияны тудыруы мүмкін, ол қысқа және ұзақ мерзімді қолайсыз жағдайларға әкеледі. Диабет симптомдарын инсулиннің үнемі берілетін дозалары мен дұрыс тамақтану сияқты әдістермен бақылауға болады. Күшейе берген инсулинге төзімділікті жеңу үшін жеткілікті инсулин бөлу мақсатында бета-жасушалар өздерінің жұмысын, мөлшерін және санын арттырады.
Дәрі-дәрмектер
Көптеген диабетке қарсы дәрілер бета-клеткалардың жұмысын өзгертуге бағытталған. Сульфонилмочевиналар инсулин секрециясын күшейтуші заттар болып табылады, олар АТФ-қа сезімтал калий каналдарын жабылу арқылы әрекет етеді, соның салдарынан инсулин бөлінеді. Бұл дәрілер гипогликемияны тудыруы мүмкін және шамадан тыс стимуляциядан бета-клеткалардың жұмысы тоқтауына әкелуі мүмкін. Бета-клеткаларды зерттеуде қолданылатын маңызды құрал – in vivo эксперименттер. Зерттеу мақсатында диабетті бета-клеткаларға ерекше зиянды болатын стрептозотоцин немесе аллоксан арқылы in vivo жағдайында шақыруға болады. Диабеттің егеуқұйрық және елік моделі де бар, оның ішінде 2-ші типті диабеттің моделі болып табылатын ob/ob және db/db егеуқұйрықтары, сондай-ақ 1-ші типті диабеттің моделі болып табылатын семіз емес диабетикалық егеуқұйрықтар (NOD).
1- типті диабет
Зерттеулер бета-жасушалардың адам панкреасының прогениторлық жасушаларынан дифференциалдануға болатындығын көрсетті. Дегенмен, дифференциалданып шыққан бұл бета-жасушалардың көбінесе бета-жасушалардың қажетті функцияларын орындау үшін қажетті құрылымы мен маркерлері жетіспейді. Егешқұйрықтардағы зерттеулер бета-жасушалардың, бета-жасушаларға белгілі бір стресс-тесттерден кейін, мысалы, егешқұйрықтың ішінде бета-жасушаларды қасақана жою немесе аутоиммундық реакция аяқталғаннан кейін, бастапқы санына қайта жаңғыруға қабілетті екенін көрсетті. Бета-жасушаларды жаңғырту саласында тағы көп жұмыс жасау қажет. Рекомбинантты ДНҚ қолданылу арқылы инсулин жасауды ашқандай, бета-жасушаларға дифференциалданатын дернәсілді жасушаларды жасанды түрде жасау мүмкіндігі 1-ші типті қант диабетімен ауыратын науқастар үшін аса құнды ресурсқа айналуы мүмкін. Жасанды жолмен өндірілген бета-жасушалардың шексіз саны 1-ші типті қант диабетімен ауыратын көптеген науқастарға емдеу көмегін тигізуі мүмкін.
2 типті қант диабеті
Инсулинге тәуелді емес диабетке қатысты зерттеулер көптеген қызығушылық салаларын қамтиды. Диабет прогрестік дамуымен қатар бета-клетканың дегенерациясы кеңінен зерттелген тақырып. Көптеген геномдық зерттеулер аяқталды және бета-клетканың жұмысы туралы білімді үлкен жылдамдықпен дамытуда. Шындығында, бета-клетканы зерттеу саласы өте қарқынды, бірақ әлі де көптеген сырлар ашылмаған күйде қалып отыр.