19ژوئیه 2023 - در مطالعه اخیراً منتشر شده در Nature Communications، محققان با استفاده از یک مدل موش نشان دادند که از کار انداختنپروتئین آلفا انتقال فسفاتیدیل اینوزیتول(PITPNA)  در موش باعث اختلال در ترشح انسولین تحریک‌ شده با گلوکز (GSIS) و کاهش تعداد سلول‌های بتا می‌شود که در نهایت منجر به هایپرگلایسمی در موش می گردد.

علاوه بر این، آنها نشان دادند که بیان PITPNA در جزایر پانکراس بیماران انسانی مبتلا به دیابت نوع 2 کاهش یافته است که همین امر سنتز فسفاتیدیل اینوزیتول-4-فسفات (PtdIns-4-P) را در سیستم ترانس گلژی آنها به خطر می اندازد، بلوغ گرانول های انسولین و اتصال آن ها را مختل می کند و باعث تحریک شبکه آندوپلاسمی  (ER) و استرس میتوکندری می شود.

آنها همچنین نشان دادند که ترمیم بیان PITPNA در جزایر پانکراس جدا شده از پانکراس اهداکنندگان انسانی فوت شده ی مبتلا به دیابت نوع 2، پتانسیل ترشح انسولین از گرانول های انسولین و بیوژنز آنها را ترمیم می کند و استرس ER را کاهش می دهد.

در صورت تمایل به مطالعه ی جزئیات این مطالعه ادامه مطلب را بخوانید.

پیش زمینه

پروتئین PITPNA، نوعی انتقال دهنده فسفاتیدیل اینوزیتول (PITP)، یک حسگر متابولیکی است که سیگنال‌دهی PtdIns-4-P را در شبکه ی ترانس گلژی (TGN) در سلول‌های بتا پانکراس انسان، تنظیم می‌کند. حتی نقص های ظریف در عملکرد آن به طور ابزاری به بیماری هایی مانند دیابت نوع 2 منجر می شود. نقص در عملکرد این پروتئین توانایی سلول های بتا پانکراس همه پستانداران، از جمله انسان، را برای ترشح موثر انسولین مختل می کند.

در مورد این مطالعه

محققان از موش‌های Pitpna-floxed  (لاین VAB) با توالی‌های LoxP در کنار اگزون‌های 8 تا 10 از آلل Pitpna برای آزمایشات حیوانی خود استفاده کردند. آنها حیوانات آزمایشی را در یک چرخه نور/تاریکی 12 ساعته با دسترسی آزادانه به غذای معمول موش ها نگهداری کردند.

برای جمع آوری سلول های جزایر انسانی، آنها از لوزالمعده اجساد اهداکنندگان مبتلا به T2D که در برنامه توزیع یکپارچه جزایر (IIDP) ثبت نام کرده بودند، استفاده نمودند و به تمام مقررات اخلاقی برای تحقیق پایبند بودند.

این تیم تجزیه و تحلیل بیان ژن را در سلول های جزایر موش و انسان انجام داد. به طور خاص، آنها واکنش زنجیره ای پلیمراز (qRT-PCR) کمّی را برای  miR-375- یک میکرو ریبونوکلئیک اسید(mRNA)  که ترشح انسولین را تنظیم می کند- انجام دادند. این میکروRNA، بیان چندین ژن از جمله ناحیه ترجمه نشده 3 پرایم ژن Pitpna را هدف قرار می دهد.

علاوه بر این، محققان از طریق میکروسکوپ بازتاب داخلی کامل (TIRF)بررسی کردند که چگونهPITPNA ، اگزوسیتوز و اتصال گرانول‌های انسولین را در سلول‌های جزایر پراکنده انسانی تنظیم می‌کند. آنها از چندین روش تحلیلی دیگر برای بررسی سطوح بیان ژن PITPNA در جزایر پانکراس موش و انسان استفاده کردند، به عنوان مثال، کروماتوگرافی مایع-طیف‌سنجی جرمی پشت سر هم(LC/MSMS)  و وسترن بلات. به همین ترتیب، آنها از روش الیزابرای اندازه گیری انسولین در پلاسما و عصاره پانکراس استفاده کردند.

همچنین، این تیم مجموعه داده های توالی یابی RNA تک سلولی را از پایگاه داده هایGene Expression Omnibus (GEO)، شماره های دسترسی GSE50398 و GSE85241 مجدداً تجزیه و تحلیل کردند که هر دو شامل تجزیه و تحلیل بیان ژن از سلول های جزایر انسانی هستند.

نتایج

رنگ آمیزی ایمونولوژیک پانکراس انسان برای PITPNA تأیید کرد که این پروتئین در کنار مارکرهای Golgi،ER  و وزیکول های داخل سلولی در انسان قرار دارد. به همین ترتیب، تجزیه و تحلیلایمونوبلات نشان داد که مهار miR-375 باعث افزایش سطح بیان ژن Pitpna در حالت پایدار (خوانش در میلیون) شد. همچنین مشخص گردید که پروتئینAgo2[1] ، واسطه اتصال مستقیم miR-375 با ژن های هدف آن بود.

کروماتوگرافی مایع-طیف‌سنجی جرمی پشت سر هم،به محققان کمک کرد تا لیپیدوم رده سلولی انسولینومای موش MIN6 را تجزیه و تحلیل کنند. نتایج آن تایید کرد که وضعیت عملکردی Pitpna و متابولیسم PtdIns در سلول‌های بتای موش به هم مرتبط هستند. به طور مشابه، تجزیه و تحلیل توالیRNA  تک سلولی سلول‌های بتا با منشاء انسانی، کاهش بیان PITPNA را در سلول‌های بتا اهداکنندگانT2D  و نه در گروه کنترل غیر دیابتی نشان داد.

هموگلوبین A1c، یک معیار شناخته شده برای ارزیابی کنترل طولانی مدت قند خون است و افراد دیابتی معمولاً دارای مقادیر HbA1c > 6.5 هستند. کاهش بیان ژن PITPNA در جزایر پانکراس افراد مبتلا به دیابت نوع 2 وHbA1c> 6.5 ، نشان دهنده همبستگی معکوس سطوح PITPNA با سطوحHbA1c  و BMI است.

نتایج تصویربرداری TIRF نشان داد که اگزوسیتوز با بیان بیش از حد PITPNA تا 98 درصد افزایش یافته و با خاموش کردن PITPNA تا 47 درصد کاهش می یابد که نشان دهنده همبستگی مثبت بین بیانPITPNA  و اگزوسیتوز در سلول‌های بتای انسانی است.

همچنین، خاموش کردن PITPNA در سلول‌های جزایر بتا انسان به طور قابل توجهی تراکم هسته گرانول انسولین و تعداد وزیکول‌های متصل را کاهش داد.

نتیجه گیری

یافته های این مطالعه، PITPNA را به عنوان یک پروتئین کلیدی در پاتوژنزT2D معرفی کرد که کمبود آن منجر به نارسایی سلول های بتا و کاهش برون ده انسولین می شود که در نهایت منجر به دیابت نوع 2 می گردد. به طور خاص، PITPNA سیگنال‌دهی PtdIns-4-P را درTGN سلول‌های بتای پانکراس انسان تنظیم می کند. یافته‌های این مطالعه همچنین نشان داد که کمبود PITPNA باعث کاهش ارتباط عملکردی بین miRNA و مسیرهای سیگنال‌دهی لیپیدی می‌شود که در پاتوژنز T2D انسان نقش دارد.

تجزیه و تحلیل توالی RNA تک سلولی و RNA کل نشان داد که بیان PITPNA به طور چشمگیری در افراد مبتلا به T2D کاهش می یابد. همچنین، جزایر اهدایی مبتلا به دیابت نوع 2 دارای بیانmiR-375 غیرطبیعی بودند. با این حال، محققان نتوانستند مکانیسم یا مکانیسم هایی را که بیان PITPNA را در طول دیابت نوع 2 انسانی کاهش می دهد، شناسایی کنند. مطالعات آینده باید بررسی کنند که آیا تغییرات در سطوح Ago2 و سایر microRNAها که این ژن را هدف قرار می دهند در سلول های بتا رخ می دهد یا خیر.

علاوه بر این، در این مطالعه، محققان خاطرنشان کردند که بیان ژن پروگلوکاگون در موش‌هایی که در تمام سلولهایشان Pitpna تولید نمی شد، دچار اختلال شد، بنابراین نمی‌توانستند گلوکز کافی برای حفظ عملکرد سیستم عصبی مرکزی تولید کنند و مردند. بنابراین، مطالعات آینده باید بررسی کنند که آیا PITPNA تشکیل وزیکول و ترشح هورمون از سایر سلول‌های غدد درون ریز پانکراس از جمله سلول‌های آلفا و دلتا را تسهیل می‌کند یا خیر.

با این وجود، این مطالعه این مفهوم جالب را ارائه کرد که افزایش بیان PITPNA در سلول‌های جزایر بتای پانکراس افراد مبتلا به T2D می‌تواند به بازیابی نقایص متعددی که در انحطاط سلول‌های بتا نقش دارند و احیای فعالیت فیزیولوژیکی مهم آنها در پانکراس کمک کند.

منبع:

https://www.news-medical.net/news/20230719/Study-reveals-potential-target-for-repairing-beta-cell-dysfunction-in-Type-2-diabetes.aspx