Studija sprovedena u Centru za istraživanje redoks procesa u biomedicini (Redokoma) pomaže da se razume kako visok šećer u krvi (hiperglikemija), jedna od manifestacija dijabetesa, može izazvati trombozu. Nalazi, objavljeni u članku objavljenom u Journal of Thrombosis and Haemostasis, mogu doprineti razvoju strategija za sprečavanje kardiovaskularne disfunkcije kod dijabetičara.
„Veći uzroci smrti u Brazilu i nekoliko drugih zemalja Latinske Amerike su ishemijski događaji kao što su srčani udari i moždani udar, u kojima je arterijska tromboza glavni faktor precipitacije. Ovi kardiovaskularni poremećaji mogu nastati iz nekoliko faktora rizika, kao što su hiperglikemija, dislipidemija i Među njima, čini se da je hiperglikemija u značajnoj meri povezana sa kardiovaskularnim oboljenjima“, rekao je Renato Simoes Gaspar, prvi autor članka.
Istraga je sprovedena tokom Gašparovog postdoktorskog istraživanja, a vodio je Francisco Laurindo, poslednji autor članka. Laurindo je profesor koji je povezan sa Medicinskom školom Univerziteta u Sao Paulu (FM-USP) u Brazilu i član Redokoma, Centra za istraživanje, inovacije i širenje (RIDC) na Institutu za hemiju (IK-USP). Gaspar trenutno predaje na Državnom univerzitetu Kampinas (UNICAMP).
Prema autorima, produžena hiperglikemija i dijabetička ketoacidoza su povezane sa povećanim rizikom od tromboze jer izazivaju endotelnu disfunkciju (promene unutrašnje obloge krvnih sudova), pri čemu vezivanje trombocita za endotelne ćelije izaziva stvaranje tromba.
Studija je pokazala da peri/epicelularna protein disulfid izomeraza A1 (pecPDI) reguliše interakciju trombocita i endotela u hiperglikemiji kroz proteine vezane za adheziju i promene u biofizici endotelne membrane.
„Otkrili smo da put za ovaj PDI u endotelnim ćelijama posreduje u trombozi kod dijabetesa kada je prisutna hiperglikemija, uključujući specifičan molekularni mehanizam, koji smo identifikovali“, rekao je Laurindo.
PDI je enzim koji se nalazi u endoplazmatskom retikulumu i ima klasičnu funkciju da katalizuje ubacivanje disulfidnih mostova u belančevine u nastajanju, tako da se spajaju u ispravan oblik, tj. to čini molekul funkcionalnim. Takođe se nalazi u vanćelijskom prostoru kao pecPDI, skup koji se izlučuje ili vezuje za površinu ćelije, u različitim tipovima ćelija uključujući trombocite i endotelne ćelije. Studije su pokazale da pecPDI reguliše trombozu na nekoliko modela.
Da bi istražili interakciju trombocita i endotela u hiperglikemiji, istraživači su kreirali model sa endotelnim ćelijama ljudske pupčane vene kultivisane u različitim koncentracijama glukoze da bi proizvele normoglikemične i hiperglikemijske ćelije i procenili doprinos PDI koristeći PDI ili pecPDI inhibitore celih ćelija.
Ćelije su inkubirane sa trombocitima dobijenim od zdravih donora. Trombociti su se prilepili skoro tri puta više u hiperglikemijskim nego u normoglikemijskim ćelijama. Inhibicija PDI je preokrenula ovaj efekat, a istraživači su zaključili da je proces regulisan endotelnim pecPDI.
Da bi dobili bolje razumevanje rezultata, istraživali su biofizičke procese kao što je remodeliranje citoskeleta endotelnih ćelija i otkrili da hiperglikemijske ćelije imaju više dobro strukturiranih vlakana aktinskih filamenata od normoglikemijskih ćelija. Takođe su merili proizvodnju vodonik peroksida, oksidacionog jedinjenja, jer su reaktivne vrste kiseonika posrednici reorganizacije citoskeleta i ćelijske adhezije. Hiperglikemične ćelije su proizvele dvostruko više vodonik-peroksida nego normoglikemične ćelije.
Istraživači su zatim istražili da li reorganizacija citoskeleta utiče na krutost ćelijske membrane, pošto krutost supstrata povećava adheziju trombocita. Koristeći mikroskopiju atomske sile, pokazali su da su hiperglikemijske ćelije čvršće od normoglikemijskih ćelija.
Mikroskopske slike su takođe pokazale formiranje izduženja ćelija sa ekstracelularnim vezikulama koje su izgledale kao da se odvajaju od elongacija. Ovo zapažanje navelo je istraživače da istraže sekretom – skup proteina koje organizam luči u vanćelijski prostor – kako bi otkrili da li uključuje proteine koji poboljšavaju adheziju trombocita.
„Svrha ovog eksperimenta je bila da se otkriju proteini isključivo eksprimirani ili prisutni u hiperglikemijskim ćelijama, a ne u kontrolama ili ćelijama tretiranim PDI inhibitorima“, objasnio je Gaspar.
U sekretomu su pronašli 947 proteina, od kojih su odabrali osam sa ulogom u ćelijskoj adheziji. Zatim su utišali ekspresiju gena za tri od ovih proteina koristeći RNK interferenciju i došli do dva proteina, SLC3A2 i LAMC1, kao modulatora adhezije trombocita. SLC3A2 je membranski protein, a LAMC1 je gama podjedinica laminina 1, ključne komponente ekstracelularnog matriksa.
Tim je zaključio da izloženost hiperglikemiji izaziva lučenje specifičnih proteina vezanih za adheziju i da inhibicija PDI i pecPDI sprečava endotelne ćelije da luče ove proteine.
