Примерно у половины людей с диабетом 1 или 2 типа наблюдается периферическая нейропатия - слабость, онемение и боль, в основном в руках и ногах. Это состояние возникает, когда высокий уровень сахара, циркулирующего в крови, повреждает периферические нервы. Теперь, работая с мышами, исследователи Института Салка выявили еще один фактор, способствующий развитию периферической нейропатии, связанной с диабетом: измененный обмен аминокислот.

Группа исследователей обнаружила, что у мышей-диабетиков с низким уровнем двух родственных аминокислот, серина и глицина, повышен риск развития периферической невропатии. Более того, исследователи смогли облегчить симптомы нейропатии у мышей-диабетиков, добавив в их рацион серин.

Исследование, опубликованное 25 января 2023 года в журнале Nature, дополняет растущие доказательства того, что некоторые часто недооцениваемые, "неподходящие" аминокислоты играют важную роль в нервной системе. Результаты исследования могут дать новый способ выявления людей с высоким риском развития периферической нейропатии, а также потенциальный вариант лечения.

"Мы были удивлены, что увеличение или уменьшение количества неосновных аминокислот оказывает такое глубокое влияние на метаболизм и диабетические осложнения", - говорит старший автор исследования Кристиан Металло, профессор лаборатории молекулярной и клеточной биологии Salk. "Это просто показывает, что то, что мы считаем догмой, может измениться при других обстоятельствах, например, в условиях болезни". Металло возглавил исследование вместе с первым автором Михалом Хандзликом, постдокторским исследователем в его лаборатории.

Аминокислоты - это строительные блоки, из которых состоят белки и специализированные жировые молекулы, называемые сфинголипидами, которые в изобилии присутствуют в нервной системе. Низкий уровень аминокислоты серина заставляет организм включать в состав сфинголипидов другую аминокислоту, что изменяет их структуру. Затем эти нетипичные сфинголипиды накапливаются, что может способствовать повреждению периферических нервов. Хотя группа наблюдала это накопление у мышей-диабетиков, тот же аминокислотный переход и изменения сфинголипидов происходят при редком генетическом заболевании человека, характеризующемся периферической сенсорной нейропатией, что указывает на то, что это явление характерно для многих видов.

Чтобы определить, приводит ли длительный хронический дефицит серина к периферической нейропатии, команда Металло кормила мышей контрольной или безсериновой диетой в сочетании с диетой с низким или высоким содержанием жиров в течение 12 месяцев. Исследователи были удивлены, обнаружив, что низкое содержание серина в сочетании с диетой с высоким содержанием жиров ускоряло развитие периферической нейропатии у мышей. Напротив, добавка серина в рацион мышей-диабетиков замедлила прогрессирование периферической нейропатии, и мышам стало лучше.

Исследователи также испытали соединение мириоцин, которое ингибирует фермент, меняющий серин на другую аминокислоту в процессе сборки сфинголипидов. Лечение мириоцином уменьшило симптомы периферической нейропатии у мышей, которых кормили диетой с высоким содержанием жиров и без серина. Эти результаты подчеркивают важность метаболизма аминокислот и производства сфинголипидов для поддержания здоровья периферической нервной системы.

Дефицит серина также связан с различными нейродегенеративными заболеваниями. Например, Металло с сотрудниками ранее обнаружили связь между изменением обмена серина и сфинголипидов у пациентов с макулярной телеангиэктазией типа 2, заболеванием, которое приводит к потере зрения. У мышей снижение уровня серина приводило к повышению уровня атипичных сфинголипидов сетчатки и снижению зрения. В настоящее время серин проходит клинические испытания на безопасность и эффективность при лечении макулярной телеангиэктазии и болезни Альцгеймера.

Периферическая нейропатия обычно лечится изменением рациона питания для снижения уровня сахара в крови, а также обезболивающими средствами, физиотерапией и вспомогательными средствами для передвижения, такими как трости и инвалидные кресла. Продукты, естественно богатые серином, включают сою, орехи, яйца, нут, чечевицу, мясо и рыбу, а добавки с серином недороги и доступны без рецепта.

Тем не менее, исследователи говорят, что пока преждевременно советовать людям с диабетом принимать добавки с серином для профилактики нейропатии.

"Скорее всего, вам придется принимать много серина, чтобы почувствовать разницу, и не всем нужен дополнительный серин", - говорит Металло. "Нам нужно больше времени, чтобы понять физиологию серина в организме человека и изучить потенциальные отрицательные стороны приема добавок".

Для этого Металло и Хандзлик сейчас разрабатывают тест на толерантность к серину, подобный тесту на толерантность к глюкозе, который используется для диагностики диабета.

"Мы хотим выявить тех, кто подвержен наибольшему риску развития периферической нейропатии, чтобы мы могли лечить только тех, кто может получить наибольшую пользу", - говорит Хандзлик.