Forskere finder reaktion der linker mellem sukkerstofskiftet og cellebeskyttelse

Når vi spiser mad med sukker og stivelse, bliver det omsat til energi i kroppens celler.

Processen hedder glykolyse, men den har en bagside – den danner biprodukter, der kan skade cellerne, og som er sat i forbindelse med sygdomme som diabetes og aldersrelaterede lidelser.

Indtil nu har forskningen primært fokuseret på de skadelige virkninger af biprodukterne, men et nyt studie fra Institut for Retsmedicin på Aarhus Universitet afdækker det mekanistiske grundlag for, hvordan biprodukterne også kan aktivere kroppens egne, vigtige beskyttelsesmekanismer.

I studiet, som netop er udgivet i det videnskabelige tidsskrift Nature Chemical Biology, afslører forskerne, at to biprodukter fra sukkerstofskiftet – methylglyoxal og dens metabolit lactoylglutathion – reagerer med aminosyren cystein, som findes naturligt i kroppen.

Det sker ekstremt hurtigt

”Reaktionerne er interessante, fordi de involverer cystein. Til forskel fra de kendte skadelige reaktioner danner disse reaktioner produkter, som formentlig kan frigøres fra proteinerne igen. Samtidig forløber specielt reaktionen med lactoylglutathion lynhurtigt og forventes derfor at have en signalerende rolle i cellerne,” forklarer professor Mogens Johannsen, som er én af forskerne bag studiet.

”Faktisk udkom der, mens studiet var under bedømmelse, artikler, der viser, at produkterne af reaktionen med cystein i stedet hjælper cellen med at tilpasse sig og beskytte sig selv – lidt ligesom en termostat, der regulerer varmen efter behov,” siger han.

Opdagelsen er særligt bemærkelsesværdig, fordi methylglyoxal indtil nu primært har været kendt for at indgå i langsomme og skadelige ikke-reversible kemiske reaktioner med aminosyren arginin, der kan bidrage til udviklingen af diabetes og aldersrelaterede sygdomme.

Kan føre til nye strategier inden for anti-aging

Studiet åbner for helt nye hypoteser om, hvordan cellerne måske bruger de hurtige reaktioner til at "sanse" farlige tilstande og aktivere beskyttelsesmekanismer. Det kan få betydning for, hvordan vi i fremtiden forstår og måske også behandler sygdomme som diabetes og aldersrelaterede lidelser – og på længere sigt kan det endda føre til nye strategier inden for anti-aging.

”Vi er begejstrede over opdagelsen, fordi det kommer efter årtiers forskning inden for feltet, hvor fokus har været på de langsomme og skadelige reaktioner. Nu opdager vi så reaktioner, der forløber med en helt anden hastighed, er reversible og potentielt med en signalerende eller regulerende funktion,” forklarer ph.d. Jakob Hansen, en anden af forskerne i studiet, der har dokumenteret de hurtige reaktioner.

De næste skridt bliver at kortlægge hvordan reaktionerne og deres produkter mere detaljeret spiller ind i regulering af cellens forsvarssystemer - og om processerne potentielt kan styres.

Opdagelsen er muliggjort af en ny avanceret form for metabolomics udviklet på Institut for Retsmedicin. Metoden gør det muligt at identificere reaktioner mellem kemiske forbindelser i levende celler. Den forventes også at kunne bruges til at afdække, hvordan lægemidler eller misbrugsstoffer reagerer med kroppens egne metabolitter – så forskerne dermed kan identificere nye biomarkører.

Bag om forskningsresultatet

• Studiet er et basalt kemisk-biologisk metabolismestudie i celler og dyr.
• Samarbejdspartnere er professor Thomas B. Poulsen og lektor Dieter Britz, Kemisk Institut, Aarhus Universitet, lektor Jakob Appel Østergaard og professor James J. Galligan, University of Arizona, USA.
• Ekstern finansiering: Ingeborg og Leo Dannins Legat, Novo Nordisk Fonden, the Graduate School of Health, Aarhus Universitet og and the Danish Diabetes Academy.
• Læs mere i den videnskabelige artikel