Het endotheel als een glucose sensor

Het behoud van een optimale glucose concentratie in het bloed is een vitale metabole eigenschap van het organisme om optimaal functioneren van alle weefsels in het menselijk lichaam te ondersteunen. Glucose levels die te hoog zijn leiden tot insuline resistentie (Saltiel and Kahn, 2001). Hypoglycemie kan een bedreiging vormen voor de hersenfunctie en kan ook bewustzijnsverlies induceren (Mergenthaler et al., 2013). De regulatievan glycemie is afhannkelijk van de secretie van hormonen, hoofdzakelijk insuline en glucagon. Het ene hormoon stimuleert de opslag van overbodige glucose in de spier en de lever, het andere zorgt voor zijn vrijzetting door deze organen. Hoewel dit volstaat om whole body glucose levels constant te houden, duurt dit proces toch enkele minuten en lijkt het dus te traag en te systemisch om snelle adaptaties aan kleine en lokale veranderingen in glucose toe te laten.

Glucose wordt getransporteerd doorheen het lichaam via een ingenieus netwerk van bloedvaten – gevormd door netjes gealigneerde endotheelcellen (ECs). Het oppervlak van dezelaag cellen, waarbij elke cel direct contact maakt met het bloed, kan oplopen tot 350m2 (Pries et al., 2000). Hun functie is om de bloeddoorstroming te reguleren, om een barrière te voorzien tussen het bloed en het omliggende weefsel en om zuurstoftransport te faciliteren. Het werd algemeen aangenomen dat deze ECs op passieve wijze de doorgang van nutriënten naar hongerige weefsels toelaten en
dat ze niet betrokken zijn bij metabole controle. Recentelijk heeft men aangetoond dat ECs het lipiden transport van het endotheel naar het weefsel op actieve wijze kunnen controleren, door een VEGFB-gemedieerde inductie van FATP lipiden transporters (Carmeliet et al., 2012; Hagberg et al., 2010), maar er bestaat nog steeds debat over de vraag of hetzelfde geldt voor glucose transport (DeBock et al., 2013a).

Het is duidelijk dat de bloedvatwand een belangrijk target is voor insuline actie. Daarbij bepaalt de bloedvatwandook de beschikbaarheid van insuline in het interstitium, waardoor de wand als een rate-limiting step fungeert voor insuline-gestimuleerde glucose opname door de spier (Barrett and Liu, 2013; Kubota et al., 2011). Niemand heeft ooit het idee overwogen dat – omwille van zijn geprivilegieerde lokatie net naast de bloedbaan – het endotheel mogelijks een glucosesensing orgaan kan zijn dat actief de glucose levels controleert. 

Het doel van dit project is om het nieuwe concept te exploreren waarbij ECs als nutriënten-sensors functioneren. Deze sensors zouden in staat moeten zijn om adequaat de kleine en lokale perturbaties in bloedglucose te DETECTEREN en om adequaat de euglycemie te HERSTELLEN door de glucose die ze binnenin opgeslagen hebben vrij te zetten.