Το σάκχαρο «απειλή» για τους συνδετικούς ιστούς του σώματος

Υψηλά επίπεδα γλυκόζης στον οργανισμό θα μπορούσαν να μειώσουν τον σιδηροηλεκτρισμό, την ευνοϊκή ηλεκτρική ιδιότητα που βοηθά στην οικοδόμηση υγιών συνδετικών ιστών.

Τα υψηλά επίπεδα σακχάρου στο σώμα έχουν κάποιο κόστος για την υγεία. Νέες έρευνες δείχνουν πως περισσότερη ζάχαρη στο σώμα μπορεί να προκαλέσει βλάβη στις ελαστικές πρωτεΐνες που μας βοηθούν να αναπνεύσουμε. Τα ευρήματα των ερευνών θα μπορούσαν να έχουν επιπτώσεις στην υγεία των διαβητικών που έχουν υψηλά επίπεδα γλυκόζης στο αίμα.

Ερευνητές από τα Πανεπιστήμια της Ουάσινγκτον και της Βοστώνης ανακάλυψαν ότι ένας συγκεκριμένος τύπος πρωτεΐνης που βρίσκεται στα όργανα που τεντώνονται και παλινδρομούν κατ’ εξακολούθηση, όπως είναι η καρδιά και οι πνεύμονες, είναι η πηγή για μια ευνοϊκή ηλεκτρική ιδιότητα που θα μπορούσε να βοηθήσει στην οικοδόμηση και την υποστήριξη υγιών συνδετικών ιστών. Ομως, όταν εκτεθούν στη ζάχαρη, μερικές απ’ τις πρωτεΐνες δεν μπορούν πια να εκτελέσουν αυτή τη λειτουργία τους, σύμφωνα με τα αποτελέσματα της μελέτης που δημοσιεύτηκαν στο περιοδικό Physical Review Letters.

Η ιδιότητα αυτή, που ονομάζεται σιδηροηλεκτρισμός, είναι μια απάντηση σε ένα ηλεκτρικό πεδίο στο οποίο ένα μόριο μεταβαίνει από θετικό σε αρνητικό φορτίο. Μόλις πρόσφατα ανακαλύφθηκε σε ζωικούς ιστούς. Οι ερευνητές εντόπισαν την ιδιότητα της ελαστίνης και διαπίστωσαν πως όταν εκτεθεί στη ζάχαρη μερικές φορές καθυστερεί ή σταματά την σιδηροηλεκτρική μεταγωγή. Αυτό θα μπορούσε να οδηγήσει στην σκλήρυνση αυτών των ιστών και τελικά να υποβαθμίσει μια αρτηρία ή σύνδεσμο.

«Τα ευρήματα είναι σημαντικά επειδή μας λένε πράγματα για την προέλευση του φαινομένου της σιδηροηλεκτρικής μεταγωγής και επίσης δείχνουν πως δεν είναι ένα μεμονωμένο περιστατικό σε έναν τύπο ιστών όπως πιστεύαμε», λέει ο Τζιανγκού Λι, αναπληρωτής καθηγητής της μηχανολογίας. «Αυτό θα μπορούσε να σχετίζεται με την γήρανση και τον διαβήτη, γεγονός που πιστεύω ότι δίνει ακόμα μεγαλύτερη βαρύτητα στο φαινόμενο».

Εναν περίπου χρόνο πριν, ο Λι και οι συνάδελφοί του ανακάλυψαν σιδηροηλεκτρική μεταγωγή σε ιστούς θηλαστικού κι αυτό ήταν ένα εκπληκτικό πρώτο πεδίο. Ο σιδηροηλεκτρισμός είναι κοινός σε συνθετικά υλικά και χρησιμοποιείται για οθόνες, μνήμες αποθήκευσης και αισθητήρες. Η ομάδα του Λι ανακάλυψε ότι ο τοίχος της αορτής ενός χοίρου, το μεγαλύτερο αιμοφόρο αγγείο που μεταφέρει το αίμα στην καρδιά, παρουσιάζει ιδιότητες σιδηροηλεκτρικής μεταγωγής.

Ο Λι δήλωσε ότι η ανακάλυψη άφησε πολλές απορίες στους ερευνητές, όπως για παράδειγμα το αν αυτή η ιδιότητα απαντάται και σε άλλους μαλακούς ιστούς και ποιες είναι οι επιπτώσεις στην υγεία από την παρουσία του. Παρακολουθώντας τις διαφορές στην σιδηροηλεκτρική συμπεριφορά σε πρωτεϊνικά επίπεδα, απαντήθηκαν κάποιες από τις απορίες τους.

Η ερευνητική ομάδα διαχώρισε τον αορτικό ιστό σε δύο τύπους πρωτεϊνών, κολλαγόνο και ελαστίνη. Το ινώδες κολλαγόνο είναι διαδεδομένο σε βιολογικούς ιστούς, ενώ αντίθετα η ελαστίνη έχει βρεθεί μόνο σε ζώα με ραχοκοκαλιά. Η ελαστίνη, όπως υποδηλώνει και το όνομά της είναι ελαστική και βοηθά την καρδιά και τους πνεύμονες να τεντώνονται και να συστέλλονται. Η σιδηροηλεκτρική μεταγωγή δίνει στην ελαστίνη την ευελιξία που απαιτείται για να εκτελέσει επαναλαμβανόμενους παλμούς.

Οταν οι ερευνητές εξέθεσαν την ελαστίνη στη ζάχαρη, διαπίστωσαν ότι η γλυκόζη κατέστειλε την σιδηροηλεκτρική μεταγωγή σε ποσοστό πάνω από 50%. Αυτή η αλληλεπίδραση ανάμεσα στην ζάχαρη και την πρωτεΐνη μιμείται μια φυσική διαδικασία που ονομάζεται γλυκοζυλίωση, κατά την οποία τα μόρια της ζάχαρης προσαρτώνται στις πρωτεΐνες, υποβαθμίζοντας τη δομή και τη λειτουργία τους. Η γλυκοζυλίωση συμβαίνει φυσικά όταν μεγαλώνουμε και σχετίζεται με έναν αριθμό παθήσεων όπως διαβήτης, υψηλή αρτηριακή πίεση και αρτηριοσκλήρυνση, μια πύκνωση και σκλήρυνση των αρτηριών.

Η ομάδα έχει επικεντρωθεί αποκλειστικά στους ιστούς της αορτής, αλλά αυτή η διαπίστωση πιθανόν να ισχύει και σε άλλους βιολογικούς ιστούς που έχουν την πρωτεΐνη ελαστίνη, όπως οι πνεύμονες και το δέρμα.

«Θα περίμενα τα ίδια φαινόμενα να παρατηρηθούν σε αυτούς τους ιστούς και τα όργανα επίσης», λέει ο Λι. «Θα είναι πιο συχνές απ’ ό,τι είχαμε αρχικά σκεφτεί».

Οι ερευνητές στη συνέχεια θα εμβαθύνουν ακόμα περισσότερο, ούτως ώστε να δουν τους μοριακούς μηχανισμούς της σιδηροηλεκτρικής μεταγωγής και ακολούθως θα επιχειρήσουν να συνδέσουν τη διαδικασία με την έναρξη της νόσου.