Nowa metoda analityczna rzuca światło na odwieczną tajemnicę cukrzycy typu 2

Naukowcy z Oregon State University opracowali nową metodę analityczną, która rzuca światło na zagadkę związaną z cukrzycą typu 2: dlaczego u niektórych otyłych pacjentów choroba rozwija się, a u innych nie.

Cukrzyca typu 2 to poważna choroba metaboliczna, która dotyka około jednego na 10 Amerykanów. Dawniej znana jako cukrzyca dorosłych, jest to przewlekła choroba, która wpływa na sposób, w jaki organizm metabolizuje glukozę, cukier, który jest głównym źródłem energii. Ten typ cukrzycy często wiąże się z otyłością.

W przypadku niektórych pacjentów oznacza to, że ich organizm nie reaguje prawidłowo na insulinę – przeciwdziała ona działaniu insuliny, hormonu wytwarzanego przez trzustkę, który otwiera drzwi dla cukru do komórek. W późniejszych stadiach choroby, kiedy trzustka jest wyczerpana, pacjenci nie wytwarzają wystarczającej ilości insuliny do utrzymania prawidłowego poziomu glukozy.

W obu przypadkach cukier gromadzi się w krwiobiegu, a jeśli nie jest leczony, efekt osłabia wiele głównych narządów, czasami do stopnia powodującego niepełnosprawność lub zagrażającego życiu. Głównym czynnikiem ryzyka cukrzycy typu 2 jest nadwaga, często będąca wynikiem spożywania zbyt dużej ilości tłuszczu i cukru oraz niskiej aktywności fizycznej.

Andrey Morgun i Natalia Shulzhenko z OSU oraz Giorgio Trinchieri z National Cancer Institute opracowali nową technikę analityczną, analizę sieci wielonarządowej, w celu zbadania mechanizmów leżących u podstaw wczesnej ogólnoustrojowej oporności na insulinę.

Naukowcy starali się dowiedzieć, które narządy, ścieżki biologiczne i geny odgrywają rolę.

Wyniki, które pokazują, że określony typ drobnoustrojów jelitowych powoduje powstawanie białej tkanki tłuszczowej zawierającej makrofagi – duże komórki będące częścią układu odpornościowego – powiązane z opornością na insulinę, opublikowano w Czasopismo Medycyny Eksperymentalnej.

W ludzkim ciele biała tkanka tłuszczowa jest głównym rodzajem tłuszczu.

Nasze eksperymenty i analizy przewidują, że dieta wysokotłuszczowa/wysokocukrowa działa głównie na białą tkankę tłuszczową, wywołując związane z drobnoustrojami uszkodzenia syntezy energii, co prowadzi do ogólnoustrojowej oporności na insulinę. Terapie, które modyfikują mikroflorę pacjenta w sposób ukierunkowany na insulinooporność w komórkach makrofagów tkanki tłuszczowej, mogą być nową strategią leczenia cukrzycy typu 2.

Andre Morgon, profesor nadzwyczajny nauk farmaceutycznych w Ohio State University College of Pharmacy

Mikrobiom jelitowy człowieka zawiera ponad 10 bilionów komórek drobnoustrojów z prawie 1000 różnych gatunków bakterii.

Morgun i Shulzhenko, profesor nadzwyczajny w Carlson College of Veterinary Medicine na Ohio State University, opracowali metodę obliczeniową Cross-City Network Analysis, która przewiduje, które konkretne typy bakterii kontrolują ekspresję genów ssaków związanych z pewnymi schorzeniami, takimi jak cukrzyca.

„Cukrzyca typu 2 jest globalną pandemią i oczekuje się, że liczba diagnoz będzie nadal rosła w ciągu najbliższych 10 lat” – powiedział Chulzenko. „Tak zwana dieta zachodnia – bogata w tłuszcze nasycone i rafinowane cukry – jest kluczowym czynnikiem. Ale bakterie jelitowe odgrywają ważną rolę w pośredniczeniu w skutkach diety”.

W nowym badaniu naukowcy opierali się zarówno na analizie sieci międzymiastowej, jak i analizie sieci wieloczłonowej. Przeprowadzili także eksperymenty na myszach, obserwując jelita, wątrobę, mięśnie i białą tkankę tłuszczową oraz zbadali sygnaturę molekularną – wyrażaną na genach – makrofagów białej tkanki tłuszczowej u otyłych pacjentów.

„Cukrzyca wywołana dietą zachodnią charakteryzuje się zależnym od zarazków uszkodzeniem mitochondriów” – powiedział Morgon. „Tkanka tłuszczowa odgrywa dominującą rolę w ogólnoustrojowej oporności na insulinę, a my scharakteryzowaliśmy program ekspresji genów i kluczowy regulator makrofagów tkanki tłuszczowej związany z opornością na insulinę. Odkryliśmy, że mikrob oscylatora, wzbogacony o dietę zachodnią, powoduje wzrost makrofagi tkanki tłuszczowej oporne na insulinę.”

Jednak naukowcy dodają, że Oscillibacter prawdopodobnie nie jest jedynym mikrobiologicznym regulatorem ekspresji kluczowego genu, który zidentyfikowali — Mmp12 — i że szlak Mmp12, choć wyraźnie funkcjonalny, prawdopodobnie nie jest jedynym ważnym szlakiem, w zależności od mikrobiomu jelitowego . Teraźniejszość.

„Wcześniej wykazaliśmy, że Romboutsia ilealis pogarsza tolerancję glukozy poprzez tłumienie poziomu insuliny, co może mieć znaczenie w bardziej zaawansowanych stadiach cukrzycy typu 2” – powiedział Shulzhenko.