Люди с диабетом, у которых наблюдаются периоды низкого уровня сахара в крови - обычное явление для тех, кто только начинает контролировать уровень сахара в крови - более склонны к ухудшению диабетической болезни глаз. Теперь исследователи из Медицинского института Джона Хопкинса заявляют, что они связали такой низкий уровень сахара в крови с молекулярным путем, который включается в клетках глаза, испытывающих кислородное голодание.

Результаты исследования, в котором участвовали клетки глаз человека и мыши и неповрежденная сетчатка, выращенные в лабораторных условиях с низким уровнем сахара (глюкозы), а также мыши с низким уровнем глюкозы, были опубликованы в январском номере журнала Cell Reports.

"Временные эпизоды низкого уровня глюкозы случаются один или два раза в день у людей с инсулинозависимым диабетом и часто у людей, которым только что поставили диагноз, - говорит Акрит Содхи, доктор медицины, доктор философии, профессор офтальмологии Бранна и Ирвинг Сайзенвейн в Институте глаз Уилмера при Медицинском институте Джона Хопкинса.

Низкий уровень глюкозы может также наблюдаться во время сна у людей с неинсулинозависимым диабетом. "Наши результаты показывают, что эти периодические низкие уровни глюкозы вызывают увеличение определенных белков клеток сетчатки, что приводит к чрезмерному росту кровеносных сосудов и ухудшению диабетической болезни глаз", - добавляет Содхи.

Болезни глаз у людей с диабетом являются одной из наиболее предотвратимых причин слепоты в США. Диабетическая ретинопатия, которая встречается у трети людей с диабетом, характеризуется чрезмерным ростом аномальных кровеносных сосудов в сетчатке.

По словам Содхи, результаты нынешнего исследования позволяют предположить, что люди с диабетической ретинопатией могут быть особенно уязвимы к периодам низкого уровня глюкозы, и поддержание стабильного уровня глюкозы должно быть важной частью контроля уровня глюкозы.

В ходе исследования ученые проанализировали уровень белка в клетках сетчатки человека и мыши, а также в неповрежденной сетчатке, выращенной в условиях низкого уровня глюкозы в лаборатории, а также у мышей, у которых периодически снижался уровень сахара в крови.

Исследователи обнаружили, что низкий уровень глюкозы в клетках сетчатки человека и мыши вызывает каскад молекулярных изменений, которые могут привести к чрезмерному росту кровеносных сосудов. Во-первых, исследователи увидели, что низкий уровень глюкозы вызывает снижение способности клеток сетчатки расщеплять глюкозу для получения энергии.

Когда исследователи обратили внимание на так называемые глиальные клетки Мюллера, которые являются вспомогательными клетками для нейронов сетчатки и в основном используют глюкозу для производства энергии, они обнаружили, что в этих клетках повышена экспрессия гена GLUT1, который производит белок, переносящий глюкозу в клетки.

Исследователи обнаружили, что в ответ на низкий уровень глюкозы в клетках повышается уровень транскрипционного фактора, называемого гипоксия-индуцибельным фактором (HIF)-1α. Это включало клеточные механизмы, в том числе GLUT1, необходимые для улучшения способности использовать имеющуюся глюкозу, сохраняя ограниченное количество кислорода для производства энергии нейронами сетчатки.

Однако в условиях низкого содержания кислорода, как это происходит в сетчатке пациентов с диабетической болезнью глаз, этот нормальный физиологический ответ на низкий уровень глюкозы вызывал приток белка HIF-1α в ядро клетки - центр управления клеткой.

Это привело к увеличению производства таких белков, как VEGF и ANGPTL4, которые вызывают рост аномальных, негерметичных кровеносных сосудов - основной виновник потери зрения у людей с диабетической болезнью глаз.

Исследователи планируют изучить, может ли низкий уровень глюкозы у людей с диабетом влиять на подобные молекулярные пути в других органах, таких как почки и мозг.

По словам Содхи, путь HIF-1α может стать эффективной мишенью для разработки новых методов лечения диабетической болезни глаз.