Könnte diese Aminosäure die Glukosekontrolle bei Diabetes verbessern?
Die Entdeckung einer bisher unbekannten Wirkung der Aminosäure Alanin auf den Zellstoffwechsel könnte zu neuen Arzneimitteln zur kurzfristigen Kontrolle des Blutzuckers führen.
Aminosäuren sind kleine Bausteinmoleküle, aus denen der Körper Proteine herstellt. Alanin wird als nicht essentielle Aminosäure eingestuft, da der Körper es herstellen kann, ohne es aus der Nahrung beziehen zu müssen.
Wissenschaftler des Joslin Diabetes Center und der Harvard Medical School in Boston, MA, haben nun eine neue und einzigartige Rolle für Alanin entdeckt, indem sie es in Laborzellen und Mäusen untersucht haben.
Es scheint, dass die Aminosäure ein Enzym namens AMP-Kinase (AMPK) aktiviert, das die Energieproduktion in Zellen erhöht. Dies führt zu einer kurzfristigen Senkung des Blutzuckers ohne Insulin.
Ein Studienpapier über die Ergebnisse erscheint jetzt in der Zeitschrift Molekularer Stoffwechsel.
"AMPK", sagt die leitende Studienautorin Dr. Mary-Elizabeth Patti, Associate Professor für Medizin an der Harvard Medical School und Forscherin am Joslin Diabetes Center, "ist ein Enzym in Zellen im gesamten Körper, das bei der Nährstoffversorgung aktiviert wird." sind niedrig oder als Reaktion auf Bewegung. “
AMPK und Stoffwechsel
Es ist möglich, dass die Entdeckung der Wirkung von Alanin auf AMPK schließlich zu einer Pille führt, die eine Person vor einer Mahlzeit schlucken kann, um eine vorübergehende Wirkung auf den Glukosestoffwechsel auszuüben.
"Dies ist jedoch eine Forschung im Frühstadium, und wir müssen das Konzept sowohl an Mäusen als auch letztendlich am Menschen testen", fügt Dr. Patti hinzu.
Wissenschaftler wussten bereits, dass AMPK als Reaktion auf Nährstoffwerte zur Regulierung des Stoffwechsels auf Zell-, Gewebe- und Systemebene beiträgt.
AMPK erreicht dies auf verschiedene Weise. Wenn es beispielsweise in Zellen das Triggersignal empfängt, schaltet es Gene ein, die die Energieproduktion ankurbeln.
"AMPK ist eine gute Sache", erklärt Dr. Patti, "und es kann auch durch eine Vielzahl von Behandlungen für Typ-2-Diabetes wie Metformin aktiviert werden."
Typ-2-Diabetes entsteht durch Insulinresistenz, eine Erkrankung, bei der der Körper nicht richtig auf Insulin reagiert, das Hormon, das den Zellen hilft, Blutzucker oder Glukose aufzunehmen und zu verwenden.
Rund 90 bis 95 Prozent der 30 Millionen Menschen in den USA mit Diabetes leiden an Typ 2. Obwohl Typ-2-Diabetes normalerweise nach dem 45. Lebensjahr auftritt, tritt er bei jüngeren Erwachsenen und Kindern immer häufiger auf.
Alanin "konsequent aktiviertes AMPK"
Dr. Patti und ihr Team wollten herausfinden, ob bestimmte Aminosäuren AMPK aktivieren. Sie wollten auch verstehen, wie der Auslösemechanismus auf zellulärer und systemischer Ebene funktioniert.
Sie begannen mit dem Screening mehrerer Aminosäuren unter Verwendung von Rattenleberzellen. Sie verwendeten Leberzellen, weil die Leber eine Schlüsselrolle bei der Kontrolle der Glukose im Körper spielt.
"Alanin war die einzige Aminosäure, die AMPK durchweg aktivieren konnte", bemerkt Dr. Patti.
In der nächsten Phase der Studie bestätigte das Team, dass Alanin die Stoffwechselaktivität von AMPK auslöst. Sie führten auch Tests durch, um dies in Leberzellen von Menschen und Mäusen zu bestätigen.
Alle Tests zeigten, dass Alanin AMPK in Leberzellen von Ratten, Mäusen und Menschen auslöste, unabhängig davon, ob die Glucosespiegel in den Zellen hoch oder niedrig waren.
Alanin senkte die Glukose bei Mäusen
Die Wissenschaftler führten dann Tests an lebenden Mäusen durch. Sie sahen, dass die AMPK-Spiegel in den Mäusen anstiegen, wenn sie den Tieren orale Dosen Alanin gaben. Sie fanden auch heraus, dass Mäuse, denen Alanin vor Erhalt einer Glukosedosis verabreicht wurde, niedrigere Glukosespiegel entwickelten.
Weitere Tests ergaben, dass bei Mäusen mit und ohne Fettleibigkeit der gleiche Mechanismus vorhanden war, obwohl Glukose bei unter- und übergewichtigen Mäusen häufig unterschiedlich metabolisiert wird.
In einer abschließenden Reihe von Experimenten zeigten die Forscher, dass die Veränderungen der Glukosespiegel nicht das Ergebnis der Insulin- und Glukagonsekretion waren. Stattdessen waren sie darauf zurückzuführen, dass AMPK der Leber half, Glukose zu verwenden und weniger davon freizusetzen, indem es einen Zellstoffwechselprozess veränderte.
"Alle diese Daten zusammen legen nahe, dass Aminosäuren und insbesondere Alanin ein einzigartiger potenzieller Weg sind, um den Glukosestoffwechsel zu modifizieren."
Dr. Mary-Elizabeth Patti
