Кофеин может заменить инъекции инсулина при диабете
Согласно результатам последних исследований в будущем кофеин можно будет использовать для регулирования уровня сахара в крови у диабетиков. Это позволило бы отказаться от инъекций инсулина и существенно облегчило бы жизнь больных диабетом.
Заболевание возникает, когда организм теряет способность регулировать уровень глюкозы. Диабетики должны регулярно измерять уровень сахара в крови и делать себе инъекции инсулина. Альтернативной может быть инсулиновая помпа, которая поставляет лекарство в организм непрерывно, но в повседневной жизни может быть не очень удобной.
Дополнительные трудности заключаются в том, что больные должны постоянно оценивать содержание сахара в каждом приёме пищи, чтобы рассчитать необходимую дозу инсулина для инъекций.
Чтобы избежать всех вышеперечисленных ограничений, швейцарские биотехнологи под руководством Мартина Фуссенеггера предлагают использовать для контроля за уровнем сахара в крови имплант со специально запрограммированными клетками, реагирующими на кофеин.
Для своего исследования учёные взяли клетки человеческой почки и модифицировали их таким образом, чтобы они вырабатывали глюкагон-подобный пептид-1 (GLP-1). Это вещество стимулирует так называемые бета-клетки поджелудочной железы к выработке инсулина, который, в свою очередь, контролирует уровень глюкозы в крови.
Также клетки оснастили рецептором, который благодаря заложенной в нём «генной схеме» может различать молекулы кофеина. Таким образом, как только кофеин попадает в организм, рецептор воспринимает это как сигнал к выработке GLP-1, в результате чего в кровь поступает больше инсулина и уровень сахара нормализуется.
Имплант состоит из тысяч гелеобразных капсул, каждая из которых содержит сотни модифицированных клеток. Гелевая оболочка капсул защищает клетки от воздействия иммунной системы, но позволяет определять наличие кофеина в крови и способствовать выработке GLP-1. По словам Фуссеннеггера имплант может исправно работать от шести месяцев до одного года, затем ему потребуется замена.
Чтобы проверить действие вышеописанного биологического механизма, усовершенствованные клетки были имплантированы мышам, больным диабетом. Затем в корм животных добавили кофеин. Дальнейшие тесты показали, что это позволило привести уровень сахара в крови больных мышей в норму.
Чтобы убедиться, насколько хорошо работают искусственные клетки, учёные подвергли их воздействию напитков с различным уровнем кофеина - от шоколадных молочных коктейлей и травяного чая до колы, чёрного чая, Red Bull, кофе Starbucks и растворимого кофе. На травяной чай и молочные коктейли никак не реагировали, но все другие напитки сражу же активировали выработку GLP-1, активность процесса зависела от содержания кофеина.
Это доказывает, что активировать имплант можно будет с помощью любых кофеинсодержащих напитков – кофе, чая или энергетиков. Чтобы увеличить дозу инсулина, по словам учёных нужно будет всего лишь повысить уровень кофеина – например, выпить более крепкий кофе.
Исследователи также утверждают, что риск случайного высвобождения инсулина очень низок, так как содержание кофеина в других продуктах питания минимален.
При этом искусственные клетки оказались чрезвычайно эффективными. Результаты тестирования оказались лучше, чем результаты других экспериментальных методов. К тому же, клетки показали эффективность в долгосрочном плане – они поддерживали нормальный уровень глюкозы в крови у мышей-диабетиков в течение трёх недель.
Раньше для контроля выработки инсулина в крови учёные выращивали бета-клетки из стволовых, либо стимулируя факторы роста, либо выстраивая сложные генетические цепочки. Исследователям даже удалось добиться положительного результата с бета-клетками, полученными из жировых клеток одного пациента.
Но такое решение было бы очень дорогостоящим, ведь тогда пришлось бы модифицировать клетки индивидуально для каждого пациента. Новый метод намного дешевле, так как подходит любому человеку, больному диабетом.
Поэтому контроль уровня сахара в крови с помощью кофеина, нетоксичного, экономичного и содержащегося только в некоторых напитках, показался учёным очень перспективным способом улучшения качества жизни пациентов с диабетом, потому что он содержит в себе эффективное лечение, легко сочетающееся с образом жизни пациентов с диабетом, ведь все люди пьют чай или кофе каждый день.
Но прежде чем имплант, активирующийся кофеином, станет доступен для людей, может пройти несколько лет. Клинические испытания и тесты длятся долго и могут занять до 10 лет, пока эффективность и безопасность данного терапевтического метода не будет доказана. Однако если подобные импланты будут разрешены, это позволит диабетикам вскоре полностью отказаться от инъекций инсулина.
Диабет становится серьёзной проблемой в современном мире. На данный момент у более 400 миллионов человек во всем мире диагностирован диабет 2-го типа. По оценке Международной Федерации диабета в 2040 году число больных превысит 640 миллионов человек. Поэтому возможность контролировать уровень сахара в крови может стать важной частью управления этим заболеванием.