Hit grupy Queen może pomóc w walce z cukrzycą. Naukowcy wskazali konkretny utwór

Okazuje się, że muzyka może mieć wpływ na wydzielanie insuliny przez komórki trzustki. Szczególnie interesujący jest związek z kultowym utworem "We Will Rock You" grupy Queen. Czy to oznacza, że możemy mieć nadzieję na pokonanie cukrzycy muzyką?

Cukrzyca, to schorzenie metaboliczne, stanowiące jedną z chorób cywilizacyjnych. Manifestuje się podwyższonym poziomem cukru we krwi. W jej przypadku dochodzi do zaburzeń w wydzielaniu lub funkcjonowaniu insuliny w organizmie. Dane szacunkowe wskazują, że blisko 2,7 miliona dorosłych mieszkańców Polski w przedziale wiekowym od 20 do 79 lat zmaga się z cukrzycą.

Zespół naukowców z ETH Zurich pod przewodnictwem profesora Martina Fusseneggera opracował innowacyjny pomysł, który potencjalnie umożliwi produkcję i dostarczanie insuliny bezpośrednio w organizmie. Badania zostały opisane w prestiżowym czasopiśmie naukowym The Lancet.

Bakterii E. coli w walce z cukrzycą

Aby komórki produkujące insulinę stały się wrażliwe na fale dźwiękowe, naukowcy wykorzystali białko pochodzące z bakterii E. coli. Reaguje ono na bodźce mechaniczne i kontroluje przepływ jonów wapnia do wnętrza komórki. To białko, choć powszechne w świecie zwierząt i bakterii, nie występuje naturalnie u ludzi. Niemniej jednak naukowcy zdecydowali się wprowadzić schemat kanału jonowego pochodzący od bakterii E. coli do ludzkich komórek beta trzustki.

W wyniku tych modyfikacji komórki stały się zdolne do reagowania na dźwięk, co umożliwiło przepływ wapnia do ich wnętrza. To z kolei spowodowało zmianę ładunku w błonie komórkowej, co skłoniło zgromadzone wewnątrz pęcherzyki, wypełnione insuliną, do połączenia się z błoną komórkową i uwolnienia insuliny na zewnątrz. Jak wykazali naukowcy, kanał w tych komórkach otwiera się w odpowiedzi na dźwięk, umożliwiając przepływ dodatnio naładowanych jonów wapnia do komórki. To prowadzi do odwrócenia ładunku na błonie komórkowej, co z kolei powoduje połączenie małych pęcherzyków wypełnionych insuliną wewnątrz komórki z błoną komórkową i uwolnienie insuliny na zewnątrz.

Cukrzyca insulinoniezależna a muzyka rockowa

Naukowcy najpierw ustalili, które częstotliwości i poziomy głośności najskuteczniej aktywują kanały jonowe. Stwierdzili, że poziomy głośności w okolicach 60 decybeli (dB) i częstotliwości basowe 50 herców były najbardziej skuteczne. Aby wywołać maksymalne uwalnianie insuliny, dźwięk lub muzyka musiała trwać co najmniej trzy sekundy i przerwać się maksymalnie przez pięć sekund. Jeśli interwały były zbyt odległe, uwolnienie insuliny było znacznie mniejsze.

Naukowcy zbadali również, które gatunki muzyki wywołują największą odpowiedź insuliny przy głośności wynoszącej 85 dB. Muzyka rockowa z mocnym basem, jak utwór Queen "We Will Rock You", była najlepsza, a na drugim miejscu znalazł się soundtrack z filmu akcji "Avengers". Natomiast reakcja na muzykę klasyczną i muzykę gitarową była stosunkowo słaba.

- We Will Rock You" wywołał około 70 procent odpowiedzi insuliny w ciągu 5 minut, a całość w ciągu 15 minut. Jest to porównywalne do naturalnej odpowiedzi insuliny na glukozę u zdrowych osób - mówi Fussenegger.

Aby przetestować cały system, naukowcy wszczepili komórki produkujące insulinę myszom i umieścili zwierzęta tak, aby ich brzuchy były bezpośrednio nad głośnikiem. - Nasze komórki projektowe uwalniają insulinę tylko wtedy, gdy źródło dźwięku o odpowiednim natężeniu jest odtwarzane bezpośrednio na skórze nad implantem - wyjaśnia Fussenegger.

Queen "We Will Rock You" pobudza działanie komórek trzustki

Na podstawie testów na hodowlach komórkach i myszach Fussenegger uważa, że istnieje niewielka szansa, że wszczepione komórki mogą produkować insulinę nieustannie i przy najmniejszym hałasie. Kolejnym zabezpieczeniem jest to, że depozyty insuliny potrzebują czterech godzin, aby w pełni się zregenerować po opróżnieniu. Nawet jeśli komórki byłyby wystawiane na dźwięk co godzinę, nie byłyby w stanie uwolnić pełnej dawki insuliny za każdym razem, co mogłoby spowodować niebezpieczną hipoglikemię. - Jednakże mogłoby to pokryć typowe potrzeby pacjenta z cukrzycą, który spożywa trzy posiłki dziennie - mówi Fussenegger. Wyjaśnia, że insulina pozostaje w pęcherzykach przez długi czas, nawet jeśli osoba nie je przez więcej niż cztery godziny.

Jednakże kliniczne zastosowanie jest jeszcze daleko. Naukowcy dostarczyli tylko dowód koncepcji, pokazując, że sieci genetyczne mogą być kontrolowane przez bodźce mechaniczne, takie jak fale dźwiękowe. Czy ta zasada kiedykolwiek zostanie praktycznie zastosowana, zależy od zainteresowania firm farmaceutycznych. Może być ona szeroko stosowana nie tylko w przypadku insuliny, ale także innych białek, które nadają się do terapeutycznego zastosowania.

Źródło:

• ETH Zurich www.ethz.ch
• Tuning of cellular insulin release by music for real-time diabetes control Haijie Zhao, Shuai Xue, Marie-Didiée Hussherr, Peter Buchmann, Ana Palma Teixeira, Martin Fussenegger September, 2023DOI

Romana Makówka