Onderzoekers van Hongkong hebben het eiwit geïdentificeerd waar chroom op inwerkt: ATP-kinase. Dit zet een signaal in de cel in gang die 'antidiabetische' functies activeert. Hun bevindingen staan gepubliceerd in Nature Communications en liggen in lijn met wat over de farmacologie van chroom reeds bekend was.
Chroom - met name chroom(III) - werd in 1959 geïdentificeerd als een glucosetolerantiefactor, maar een halve eeuw later kenden we de werking van chroom nog altijd niet. Volgens de EFSA is er zelfs te weinig bewijs voor, maar de Amerikaanse tegenhanger beschouwt het als een essentieel nutriënt. In de VS zijn chroomsupplementen een bestseller, onder andere voor glycemische controle, gewichtsverlies en spierontwikkeling.
Het meeste chroom bevindt zich in de levercellen, dus werden levercellen in vitro behandeld met een dosis chroom-NTAAC. NTAAC is de afkorting van een molecule met een vrij ingewikkelde naam, dat via fluorescentie zichtbaar gemaakt kan worden. Op microscopische beelden konden de onderzoekers zien dat fluorescentie zich vooral in de mitochondriën ophield.
Onder invloed van uv-straling gaat chroom-NTAAC zich binden aan het eiwit waar het zich in bevindt. Op die manier kon het eiwit snel geïsoleerd en geïdentificeerd worden. In feite ging het om acht eiwitten en een daarvan was het enzym ATP-synthase.
De onderzoekers wisten nog te achterhalen dat chroom in dat enzym magnesium van zijn plaats verdringt, waardoor het enzym zijn werk niet meer kan doen. Omdat ATP-synthase ATP produceert, leidt dit tot een daling van ATP (volle batterijtjes) en een toename van AMP (lege batterijtjes). Er ontstaat dus een energiecrisis in de cel, die door AMP-geactiveerd kinase (AMPK) wordt opgemerkt. AMPK zal een signaal in de cel uitzenden die 'antidiabetische' enzymen in stelling brengt, die onder meer de opname van glucose en oxidatie van vetzuren verhogen.
De farmacologische werking van chroom op AMPK was al bekend, maar dankzij dit onderzoek weten we dat chroom AMPK onrechtstreeks beïnvloedt. Ook het antidiabeticum metformine dankt zijn werking aan de invloed op AMPK via remming van het mitochondrie-complex I.
Deze lange reeks van experimenten bevestigde bovendien het farmacologische effect van chroom. Onder glucosestress gaan mitochondriën opsplitsen en meer reactieve zuurstofmoleculen produceren. Chroom en activering van AMPK gingen dit tegen. De rol van ATP-synthase als doelwit van chroom werd ook bevestigd in een experiment met muizen.
Referentie:
Wang H, Hu L, Li H et al. Mitochondrial ATP synthase as a direct molecular target of chromium(III) to ameliorate hyperglycaemia stress. Nat Commun. 2023; 14(1):1738 doi:10.1038/s41467-023-37351-w