Studie laat zien hoe schade aan bloedvaten ontstaat door te hoge bloedsuiker

Dick Schrauwen [1]

Een nieuwe studie legt bloot hoe schade aan bloedvaten door hoge glucoseconcentraties zich ontvouwt

- Wetenschappers van de Universiteit van Warwick hebben de effecten van hoge bloedglucose gemodelleerd op cellen die de bloedvaten bekleden
- Het onderzoek verbetert het inzicht in de schade aan bloedvaten door diabetes
- Toekomstig onderzoek kan mogelijk leiden tot nieuwe benaderingen om orgaanschade bij diabetes te voorkomen

De cellen die onze bloedvaten bekleden helpen bij het verwerken van glucose. Het mechanisme dat daar voor zorgt raakt ontregeld bij diabetes. Die verstoring kan in verband worden gebracht met de vorming van bloedstolsels en het ontstaan van ontstekingen. Dat concluderen onderzoekers van de Universiteit van Warwick.

De onderzoekers van de Warwick Medical School onder leiding van dr. Naila Rabbani doen verslag van hun nieuwe studie in Scientific Reports [2]. Zij betogen dat de resultaten met verder onderzoek zouden kunnen helpen om nieuwe manieren te vinden om orgaanschade te voorkomen door complicaties bij diabetes.

Het onderzoek bekijkt de impact van normale en hoge concentraties van bloedsuiker op menselijke endotheelcellen [3], die de bloedvaten bekleden. Door de concentratie van glucose in het kweekmedium te vergroten, modelleerden de onderzoekers de effecten van hyperglycemie (te hoge bloedglucose) op dit type cel. Hyperglycemie is de aandoening waarbij de bloedsuikerspiegel van een persoon abnormaal hoog is. Hyperglycemie wordt vaak veroorzaakt door diabetes.

De onderzoekers bevestigden dat hoge concentraties glucose het glucosemetabolisme in endotheelcellen verhoogt. Ze toonden voor de eerste keer aan dat dit gebeurt omdat een enzym in deze cellen dat glucose metaboliseert, hexokinase-2 (HK2), langzamer wordt afgebroken bij hoge glucoseconcentraties waardoor meer glucose dan normaal wordt omgezet. In het model bleek het verhoogd glucosemetabolisme de aanjager te zijn van de metabole disfunctie van de endotheelcellen bij hyperglycemie.

Ze konden dit effect corrigeren met een nieuw voedingssupplement dat eerder was ontwikkeld door hetzelfde onderzoeksteam. Dit supplement is een zogenaamde glyoxalase 1-inductor of kortweg Glo1-inductor.

Ze vonden ook dat het HK2-effect het belangrijkste mechanisme achter dat het ontstaan van een reactieve - van glucose afgeleide - stof genaamd methylglyoxal (MG). Van MG is bekend is dat deze stof verhoogd is bij diabetes en MG wordt in verband gebracht met schade aan bloedcellen, nieren, netvlies en zenuwen in de armen en benen. Dit procedé staat bekend als de vasculaire complicatie van diabetes.

MG bindt en verandert eiwitten waardoor die proteïnen verkeerd worden gevouwen. In de studie kwamen de onderzoekers 222 eiwitten op het spoor die gevoelig zijn voor MG-modificatie. MG-modificatie activeert en dit activeert een surveillancesysteem dat de kwaliteit van eiwitten bewaakt en die beschadigde eiwitten verwijdert. Dit mechanisme wordt de ongevouwen eiwitrespons genoemd. Wanneer de ongevouwen eiwitrespons overbelast wordt door een hoog niveau van verkeerd gevouwen eiwitsubstraat, dan veroorzaakt die respons een ontstekingsreactie en is er een verhoogd risico op vorming van bloedstolsels. Deze processen zijn betrokken bij de vasculaire complicaties van diabetes en dragen bij aan de schade aan bloedvaten.

Dr. Naila Rabbani, van Warwick Medical School, zegt: "Mechanismen van de gevoeligheid voor schade in organen door hoge glucoseconcentraties bij diabetes worden nog steeds slecht begrepen. Er is dringend behoefte aan verbetering in de behandeling van diabetische complicaties. Onze studie is een stap vooruit in het begrijpen van deze mechanismen."

Rabbani: "Ons onderzoek heeft waarschijnlijk een belangrijke stap blootgelegd, namelijk het verhoogde HK2-niveau, bij het ontstaan van schade aan de bloedvaten door hyperglycemie. We hebben die schade kunnen koppelen aan de vasculaire complicaties van diabetes, zoals nierziekte, schade aan het netvlies, schade in de ogen en schade in de zenuwen van de armen en benen en een verhoogd risico op hartaandoeningen. Bij diabetes zijn hartaandoeningen de belangrijkste oorzaak van voortijdig overlijden. Belangrijk is dat we ook hebben laten zien hoe een nieuw type behandeling met de Glo1-inductor het verhoogde HK2-niveau kan corrigeren. Dit resultaat verdient zeker aandacht bij het speuren naar verbeterde behandelingen voor diabetische complicaties. "

Het onderzoek werd uitgevoerd in samenwerking met professor Paul Thornalley, nu directeur van het Diabetes Research Center, Qatar Biomedical Research Institute (QBRI), Hamad Bin Khalifa University (HBKU) in Qatar. Het onderzoeksteam werkt nu aan de bevestiging en doorontwikkeling van het onderzoek. De onderzoekers richten zich op het vinden van meer bewijs voor het belang van HK2 en MG bij het ontstaan van celdisfunctie en orgaanschade bij diabetes en de voordelen van de stof Glo1-inductor bij de behandeling van diabetes en diabetische complicaties.
Verwijzingen

[1] Bewerking van onderstaand persbericht
- https://warwick.ac.uk/newsandevents/pressreleases/new_study_sheds

[2] Publicatie: ‘Activation of the unfolded protein response in high glucose treated endothelial cells is mediated by methylglyoxal’
In: Scientific Reports, DOI: 10.1038/s41598-019-44358-1
- https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/31133647

[3] Endotheelcel
- https://nl.wikipedia.org/wiki/Endotheel

Juni 2019