Insuline is een hormoon dat wordt geproduceerd door de alvleesklier en dat de bloedsuikerspiegel in het lichaam reguleert. Een nieuwe studie uitgevoerd door de Universiteit van Würzburg suggereert dat lichaamsbeweging de productie van dit hormoon zou kunnen afremmen.
Insuline is een vitaal hormoon dat een cruciale rol speelt bij het reguleren van het suikermetabolisme bij mensen en andere organismen. De mechanismen waarmee het deze taak uitvoert, zijn goed begrepen. Er is echter minder bekend over de besturing van insuline-afscheidende cellen en de resulterende insulinesecretie.
Onderzoekers van het Biocenter van Julius-Maximilians-Universität (JMU) Würzburg in Duitsland hebben nieuwe ontdekkingen gedaan over de controle van insulinesecretie in hun recente studie gepubliceerd in Huidige biologie. Het team, onder leiding van dr. Jan Ache, gebruikte de fruitvlieg Drosophila melanogaster als modelorganisme. Interessant is dat deze vlieg ook insuline afgeeft na het eten, maar in tegenstelling tot mensen wordt het hormoon niet geproduceerd door alvleeskliercellen, maar eerder door zenuwcellen in de hersenen.
De figuur toont de relatie tussen de beweging en regulatie van insulineproducerende cellen in de fruitvlieg. Credits: Sander Liessem / Universiteit van Würzburg
Elektrofysiologische metingen bij actieve vliegen
De JMU-groep ontdekte dat de fysieke activiteit van de vlieg een sterk effect heeft op zijn insulineproducerende cellen. Voor het eerst maten de onderzoekers de activiteit van deze cellen elektrofysiologisch bij lopen en vliegen Drosophila.
Het resultaat: wanneer Drosophila begint te lopen of vliegen, worden zijn insulineproducerende cellen onmiddellijk geremd. Wanneer de vlieg stopt met bewegen, neemt de activiteit van de cellen snel weer toe en schiet omhoog boven het normale niveau.
« We veronderstellen dat de lage activiteit van insulineproducerende cellen tijdens lopen en vliegen bijdraagt aan de levering van suikers om aan de verhoogde energiebehoefte te voldoen », zegt dr. Sander Liessem, eerste auteur van de publicatie. “We vermoeden dat de verhoogde activiteit na het sporten helpt om de energiereserves van de vlieg aan te vullen, bijvoorbeeld in de spieren.”
Bloedsuiker speelt geen rol bij de regulering
Het JMU-team kon ook aantonen dat de snelle, gedragsafhankelijke remming van insulineproducerende cellen actief wordt gecontroleerd door neurale paden. « Het is grotendeels onafhankelijk van veranderingen in de suikerconcentratie in het bloed van de vlieg », legt co-auteur Dr. Martina Held uit.
Het is heel logisch dat het organisme op deze manier anticipeert op een verhoogde energiebehoefte om extreme schommelingen in de bloedsuikerspiegel te voorkomen.
Insuline is in de evolutie nauwelijks veranderd
Kunnen op basis van de resultaten conclusies worden getrokken over de mens? Waarschijnlijk.
“Hoewel de afgifte van insuline bij fruitvliegjes door andere cellen wordt gemedieerd dan bij mensen, is het insulinemolecuul en zijn functie in de loop van de evolutie nauwelijks veranderd”, zegt Jan Ache. In de afgelopen 20 jaar zijn met Drosophila als modelorganisme al veel fundamentele vragen beantwoord die ook kunnen bijdragen aan een beter begrip van metabole defecten bij de mens en aanverwante ziekten, zoals diabetes of obesitas.
Minder insuline betekent een lang leven
« Een opwindend punt is dat verminderde insulineactiviteit bijdraagt aan gezond ouder worden en een lang leven », vertelt Sander Liessem. Dit is al aangetoond bij vliegen, muizen, mensen en andere soorten. Hetzelfde geldt voor een actieve levensstijl. « Ons werk toont een mogelijke link die verklaart hoe fysieke activiteit de insulineregulatie positief kan beïnvloeden via neuronale signaalroutes. »
Verdere stappen in het onderzoek
Vervolgens is het team van Jan Ache van plan om te onderzoeken welke neurotransmitters en neuronale circuits verantwoordelijk zijn voor de activiteitsveranderingen die worden waargenomen in insulineproducerende cellen in de vlieg. Dit wordt waarschijnlijk een uitdaging: een overvloed aan boodschapperstoffen en hormonen zijn betrokken bij neuromodulerende processen, en individuele stoffen kunnen in combinatie tegengestelde of complementaire effecten hebben.
De groep analyseert nu de vele manieren waarop insulineproducerende cellen input van buitenaf verwerken. Ze onderzoeken ook andere factoren die van invloed kunnen zijn op de activiteit van deze cellen, bijvoorbeeld de leeftijd van de vlieg of hun voedingstoestand.
“Tegelijkertijd onderzoeken we de neuronale aansturing van loop- en vluchtgedrag”, legt Jan Ache uit. Het langetermijndoel van zijn groep, zegt hij, is om deze twee onderzoeksvragen samen te brengen: hoe controleren de hersenen het lopen en ander gedrag, en hoe zorgt het zenuwstelsel ervoor dat de energiebalans dienovereenkomstig wordt gereguleerd?
Referentie: « Gedragstoestandafhankelijke modulatie van insulineproducerende cellen in Drosophila” door Sander Liessem, Martina Held, Rituja S. Bisen, Hannah Haberkern, Haluk Lacin, Till Bockemühl en Jan M. Ache, 28 december 2022, Huidige biologie.
DOI: 10.1016/j.cub.2022.12.005
