Insuliiniresistenssin vaikutus luuytimen mesenkymaalisten stroomasolujen kasvuun ja erilaistumiseen

Abstract

Tyypin 2 diabetekseen (T2D) liittyy kasvanut luiden murtumariski, jonka syyt eivät ole täysin selvillä. Luukudos on elävää kudosta, joka uusiutuu jatkuvasti. Luuston jatkuva uusiutuminen vaatii runsaasti energiaa, ja luusto on riippuvainen glukoosiaineenvaihdunnasta. Siten myös veren sokeritasapainoa säätelevällä insuliinilla on tärkeä merkitys luiden uusiutumisessa. T2D:n olennainen tunnusmerkki on insuliiniresistenssi, joka häiritsee tätä glukoositasapainoa. Insuliiniresistenssin kaikkia vaikutuksia luun aineenvaihduntaan ei tunneta, kuitenkin sen tiedetään vaikuttavan alentavasti luusolujen kasvuun. T2D:n ja luiden haurastumiseen on liitetty myös luuytimen rasvoittuminen, jonka syntymekanismeja ei täysin tunneta. Tässä työssä haluttiin selvittää miten puutteellinen insuliinisignalointi vaikuttaa luuytimen mesenkymaalisten stroomasolujen kasvuun, elinkykyyn ja erilaistumiseen. Erityisesti haluttiin selvittää erilaistuvatko yhteiset kantasolut enemmän rasvasoluiksi eli adiposyyteiksi luusolujen eli osteoblastien sijaan. Insuliiniresistenssiä mallinnettiin hiljentämällä siRNA-tekniikalla insuliinireseptorin ja insuliinista riippuvaisen glukoosinkuljettimen GLUT4 toiminta yhdessä ja erikseen Sprague-Dawley rotan luuytimestä kerätyistä multipotenteista mesenkymaalisista soluista in vitro. Solujen kasvua tutkittiin elävien solujen kuvantamisen avulla ja elinkykyä alamarBlue-testillä. Solujen erilaistumista tutkittiin monipuolisesti adiposyyteille ja osteoblasteille tyypillisten geenien ilmentymisen avulla, soluvärjäyksillä ja testaamalla mm. alkalisen fosfataasin aktiivisuutta. Puutteellinen insuliinisignalointi johti muutoksiin solujen kasvussa, erilaistumisessa ja elinkyvyssä, sillä käsitellyt solut kasvoivat heikommin ja elinkyky oli alentunut. Insuliinisignaloinnin häiritseminen johti solujen vähentyneeseen erilaistumiseen luutamuodostaviksi osteoblasteiksi sekä geeni- että proteiinitasolla. Insuliinireseptorin ja GLUT4-glukoosinkuljettimen hiljentäminen johtivat yksilöllisiin vaikutuksiin solujen erilaistumisessa. GLUT4-hiljennetyissä soluissa nousivat rasvasolujen merkkitekijät ja soluihin ilmaantui rasvapisaroita. Nämä solut myös kasvoivat heikoimmin. Tämän tutkimuksen perusteella insuliinisignaloinnin estäminen johtaa luuytimen mesenkymaalisten stroomasolujen alentuneeseen erilaistumiseen luutamuodostaviksi osteoblasteiksi. Insuliiniresistenssi ei itsessään erilaistanut soluja rasvasolujen suuntaan, mutta insuliinivälitteisen glukoosinkuljetuksen häiritseminen näin teki.