Lékaři běžně předepisují metformin, aby pomohli lidem s diabetem 2. typu snížit hladinu cukru v krvi. Lék zvyšuje citlivost na inzulín svými účinky na metabolismus glukózy.
Ačkoli existují jasné důkazy o účinnosti metforminu, vědci plně nerozumí tomu, jak interaguje s buňkami a tkáněmi na molekulární úrovni.
Nyní nový Zprávy buněk studie mapovala aktivitu metforminu v játrech a přinesla překvapivé výsledky.
Pomocí buněčných kultur a myší vědci identifikovali řadu biochemických přepínačů pro zapnutí a vypnutí různých buněčných a molekulárních procesů.
Zjištění osvětlují nejen mechanismus regulace glukózy metforminem, ale také překvapivý počet dalších reakcí a cest.
Vědci například naznačují, že nová zjištění by mohla pomoci vysvětlit nedávná odhalení o zjevné schopnosti metforminu podporovat zdravé stárnutí.
Rozsáhlé klinické studie metforminu již probíhají, aby se otestovala účinnost léku při prodloužení délky života a zdraví - to znamená podíl délky života člověka, který stráví v dobrém zdraví. Základní biochemie však byla nejasná.
Na studii pracovali týmy ze tří výzkumných center: Salk Institute for Biological Studies, Scripps Research Institute - oba v La Jolla v Kalifornii - a Weill Cornell Medical College v New Yorku.
„Tyto výsledky,“ říká Reuben J. Shaw, jeden z odpovídajících autorů studie, „nám poskytují nové cesty k prozkoumání, abychom pochopili, jak metformin funguje jako lék na cukrovku, spolu s jeho účinky na zdraví.“
"Toto jsou cesty, které bychom si ani my, ani kdokoli jiný nedokázali představit," dodává.
Shaw je profesorem molekulární a buněčné biologie na Salkově institutu a ředitelem Salk Cancer Center.
Stará droga s mnoha možnými použitími
Lidé poprvé začali používat metformin jako lék snižující hladinu glukózy před více než 60 lety. Vědci prokázali, že léčba snižuje předčasná úmrtí u lidí s diabetem 2. typu.
V poslední době vědci zjistili, že metformin může být účinný v řadě dalších stavů, včetně obezity, rakoviny, metabolického syndromu, syndromu polycystických vaječníků a nealkoholického tukového onemocnění jater.
Další nedávný výzkum také naznačuje, že metformin může mít účinky proti stárnutí a schopnost chránit kosti, zejména v raných fázích revmatoidní artritidy.
Až do nové studie se chápání biochemických účinků metforminu vědci omezilo na to, že vědí, že léčivo aktivuje signální cestu zvanou AMPK. Tato dráha hraje klíčovou roli při vyrovnávání úrovní energie v buňkách.
Profesor Shaw také zjistil, že když jsou hladiny živin nízké, dráha AMPK brzdí růst buněk a mění metabolismus. Vědci viděli tento účinek u rakoviny. Vědomí toho vedlo profesora Shawa a jeho kolegy k úvaze, zda by metformin mohl fungovat i jinými cestami.
Nové cesty mohou vysvětlovat účinky proti stárnutí
Pro novou studii týmy používaly k testování kináz „kvantitativní proteomickou platformu“. Jedná se o signální proteiny, které mohou zapínat a vypínat buněčné procesy.
Vědci našli stovky kináz, jejichž spínací aktivita rychle reaguje na metformin s potenciálním dopadem na zdravé stárnutí. Mnoho signálních drah funguje nezávisle na AMPK.
Vědci si již byli vědomi dvou cest - proteinové kinázy D a MAPKAPK2 - a že se týkají buněčného stresu. To by mohlo vysvětlit souvislost se zdravým stárnutím a dopady na prodloužení délky života a zdraví.
Nové poznatky naznačují, že přínosem metforminu pro zdravé stárnutí může být jeho interakce s proteinkinázou D a MAPKAPK2.
"Nikdy jsme si nepředstavovali, že tyto dvě kinázy budou mít něco společného s metforminem," poznamenává profesor Shaw.
Vědci také identifikovali nové cíle a buněčné mechanismy, které AMPK dráha řídí, které mohou být také klíčové pro úspěch metforminu.
Týmy plánují pokračovat ve studiu nových signálních drah, aby prohloubily své chápání mnoha účinků metforminu.
Chtějí zjistit, jak mohou všichni jedinci, nejen ti s diabetem typu 2, těžit z metforminu a jaké cíle by mohly být zahrnuty.
"Výsledky rozšiřují naše chápání toho, jak metformin vyvolává mírný stres, který spouští senzory k obnovení metabolické rovnováhy, což vysvětluje některé z dříve popsaných výhod, jako je prodloužené zdravé stárnutí u modelových organismů užívajících metformin."
Prof. Reuben J. Shaw