Specialiserede celler afgør mængden af sukker i blodet

Mere end 500 millioner mennesker i verden lever i dag med diabetes; en sygdom der er karakteriseret ved et forhøjet niveau af sukker i blodbanen. Ofte forbindes diabetes med helt eller delvis manglende produktion af hormonet insulin. Ny forskning fra Biologisk Institut, Københavns Universitet har nu et bud på, hvordan hormonet glukagon er reguleret og spiller en afgørende rolle i regulering af kroppens blodsukker-niveau. En regulering, der ikke tidligere har været forstået til fulde.

Insulin stimulerer optaget af sukker fra blodbanen, så sukkeret føres fra blodbanen ind i de celler, som skal bruge sukkeret (glukose) som brændstof. Men dette optag er mindsket hos folk med diabetes, hvorfor det er svært at opretholde et stabilt blodsukker niveau – særligt lige efter man har spist.

Man ved dog, at insulin ikke er det eneste hormon, der spiller en rolle for stabilisering af blodsukkeret – et andet hormon glukagon er nemlig også med i denne proces. Når blodsukker-niveauet bliver alarmerende lavt i blodbanen, fx under en fasteperiode, så udskilles der glukagon, som stimulerer dannelse af sukker i leveren. På den måde sikres alle celler – og allervigtigst hjernen– adgang til de livsvigtige sukkerstoffer, selv under ekstreme forhold.

Men hos nogle diabetes-patienter er glukagon-niveauet forhøjet – sammen med at insulinproduktionen er forringet og det er med til at opretholde et alt for højt sukkerniveau i blodbanen. Denne tilstand kaldes hyperglukagonæmi, - en tilstand, der i dag er meget svær at behandle.

Den overordnede årsag til, at hyperglykagonæmi er svært at behandle er, at forskerne endnu ikke ved ret meget om, hvordan glukagonudskillelsen er reguleret.

Man ved, at glukagon udskilles fra celler i bugspytkirtlen, kaldet Alpha celler. Alpha cellerne befinder sig i små mikroskopiske klynger kaldet ’Langerhanske øer’. Der er ca. 1 million Langerhanske øer i den menneskelige bugspytkirtel. Og selvom de kun udgør ca. 1 gram af den samlede kropsvægt, så er de helt essentielle for reguleringen af blodsukkeret.

- Adjunkt Jakob G Knudsen fra Biologisk Institut fortæller, -’Der er flere forskellige teorier om, hvad der normalt regulerer glukagonudskillelsen. Men én ting vi er enige om er, at en stigning i sukkerkoncentrationerne hæmmer udskillelsen’.

I dag bygger de fleste hypoteser på, at Alpha cellerne i de Langehanske øer forbrænder sukker for at skabe energi og derigennem hæmmer glukagonudskillelsen. Men der er altså publicerede data, der tyder på, at det kunne være anderledes. Forskergruppen satte sig derfor for at undersøge Alpha cellers nærmere funktion og metabolisme.

- Jakob G Knudsen fortsætter, - ’Vi opdagede, at Alpha celler er afhængige af at forbrænde fedt, men det forklarede ikke, hvordan glukose så kunne hæmme glukagonudskillelsen. Vi fremsatte derfor en hypotese om, at sukkeret hæmmede energiproduktionen i Alpha cellerne'.

Forskergruppen baserede deres hypotese på et kendt biokemisk princip kaldet glukose-fedtsyre-cyklus. I denne cyklus kan optag af sukker inde i cellen (her i Alpha cellen) hæmme forbrændingen af fedt. Dette kræver dog, at Alpha cellens energiomsætning er stærkt specialiseret. Ved brug af avanceret mikroskopi af energiproduktionen specifikt i Alpha celler kunne forskerne overraskende vise, at Alpha cellers energiomsætning netop er specialiseret til at fungere, når der ikke er ret meget sukker (under faste). Med andre ord bruger Alpha-cellerne omsætningen af sukker til at hæmme forbrændingen af fedt – og derved mindske glukagonudskillelsen.  

- ’De observationer, vi har gjort her, ændrer vores forståelse af Alpha cellers rolle i fysiologien og kroppens stofskifte som helhed. Alpha celler skal nemlig kun ikke ses som sensorer, der påvirkes af blodsukkeret, men som et centralt ’relæ’, der videregiver information til leveren fra kroppens øvrige væv om hvilke substrater der er tilgængelige, så leveren kan danne den nødvendige mængde af sukker’, afslutter Jakob Grunnet Knudsen.

Forskerne håber, at disse opdagelser vil gøre det muligt at optimere behandlingsmetoderne for de mange diabetespatienter, som netop er udfordret i regulering af glukagon.

Forskningen er støttet af: NNF Excellence emerging investigator in endocrinology and metabolism
Link til Diabetes Journal