9 ژانویه 2024- قرار گرفتن مزمن در معرض آرسنیک، اغلب از طریق آب‌های زیرزمینی آلوده، با دیابت نوع 2 در انسان مرتبط است و سرنخ‌های جدیدی وجود دارد که نشان می‌دهد مردان ممکن است در صورت مواجهه با این ماده بیشتر مستعد ابتلا به دیابت باشند.
یک مطالعه ی جدید - با استفاده از موش‌های آزمایشگاهی اصلاح‌شده ژنتیکی با ژن انسانی برای روشن کردن این ارتباط بالقوه - نشان داد که در حالی که موش‌های نر در معرض آرسنیک در آب آشامیدنی به دیابت مبتلا شدند، موش‌های ماده مبتلا نشدند.
این نتایج بدون استفاده از یک مدل موش مهندسی شده برای بیان یک آنزیم انسانی برای متابولیسم آرسنیک امکان‌پذیر نبود، زیرا موش‌های معمولی آرسنیک را بسیار مؤثرتر از انسان‌ها پردازش می‌کنند و قبل از دیابتی شدن به سطوح بسیار بالایی از قرار گرفتن در معرض این ماده، نیاز دارند.
در این مقاله، محققان همچنین یک عامل رونویسی به نام Klf11 را شناسایی کردند که ممکن است تنظیم کننده ی اصلی تفاوت در نحوه واکنش کبد مردان و زنان به آرسنیک باشد.
پروفسورPraveen Sethupathy ، استاد ژنومیک فیزیولوژیکی و رئیس دپارتمان علوم زیست پزشکی در کالج دامپزشکی و نویسنده ارشد این مطالعه، گفت: "مقاله ی ما پایه و اساس تحقیقات آینده را در مورد مکانیسم چگونگی ابتلا به دیابت با قرار گرفتن در معرض آرسنیک، چرایی تفاوت های چشمگیر بین زنان و مردان و استراتژی های درمانی بالقوه ایجاد می کند."
جنا تودرو، دانشجوی دکترا در آزمایشگاهSethupathy ، گفت: «این نشان می‌دهد که چقدر مهم است که از یک مدل ژنتیکی مناسب (در این مورد، موش‌های انسانی شده) استفاده کنیم، زیرا هیچ یک از این نتایج در موش‌های نوع وحشی دیده نشد.
این مقاله با عنوان «تحلیل مولکولی و متابولیک قرار گرفتن موش‌های دارای آنزیم 3 متیل ترانسفراز (AS3MT) انسانی در معرض آرسنیک" در مجله چشم‌انداز سلامت محیطی منتشر شده است.
بر اساس گزارش آژانس ثبت مواد سمی و بیماری، قرار گرفتن انسان در معرض آرسنیک- ماده اصلی در این مطالعه که در محیط زیست رایج است- اغلب از طریق آب‌های زیرزمینی آلوده صورت می‌گیرد. طبق اعلام سازمان بهداشت جهانی و آژانس حفاظت از محیط زیست، حد مجاز قرار گرفتن در معرض خطر این ماده ده قسمت در میلیارد است.
سطوح بومی آرسنیک بالاتر از حد مطمئن در کشور بنگلادش و مکزیک منجر به مطالعاتی شد که ارتباط بین قرار گرفتن در معرض سطوح بالاتر آرسنیک و دیابت نوع 2 را نشان داد. اگرچه این مطالعات حجم نمونه بسیار کمی داشتند، اما سرنخ هایی برای تحقیقات بیشتر ارائه کردند.
مطالعه ی حاضر بر روی موش‌های آزمایشگاهی معمولی - معروف به موش‌های نوع وحشی - به‌عنوان موش‌های کنترل و موش های انسانی شده(humanized mice) انجام شد که برای بیان یک آنزیم انسانی به نام AS3MT طراحی شده بودند که در همه گونه‌ها یافت می‌شود و برای متابولیسم آرسنیک در بدن مهم است. کارایی این آنزیم در گونه های مختلف متفاوت است، اما موش ها در متابولیسم آرسنیک بسیار سریعتر از انسان ها هستند.
همه موش‌ها به مدت یک ماه در معرض دوزهایی از آرسنیک در آب آشامیدنی قرار گرفتند که غیرکشنده بود اما برای تحریک بالقوه ی ابتلا به دیابت نوع 2 کافی بود. محققان سپس کبد و بافت‌های چربی سفید را که در ابتلا به دیابت نقش دارند، بررسی کردند. تنها در موش‌های نر انسانی‌شده، بیان ژن‌های مرتبط با مقاومت به انسولین، افزایش داشت. همچنین، محققان در کبد موش‌های نر انسانی شده و بافت‌های چربی سفید، یک نشانگر زیستی به نام miR-34a را شناسایی کردند که با مقاومت به انسولین در دیابت نوع 2 و سایر بیماری‌های متابولیک مرتبط است.
تودرو گفت: "این نشان می دهد miR-34a به طور بالقوه راهی برای غربالگری افرادی است که در مناطقی با سطوح بالای آرسنیک بومی زندگی می کنند، اگرmiRNA-34a در بدن این افراد افزایش یافته باشد، ممکن است آنها در معرض خطر ابتلا به دیابت نوع 2 یا سایر اختلالات متابولیک باشند."
محققان همچنین یک فاکتور رونویسی (تنظیم کننده ی این ژن ها) به نامKlf11 را در کبد شناسایی کردند. تودرو گفت: «این واقعاً هیجان‌انگیز بود، زیرا نشان دادیم که ژن‌هایی که برای مواردی مانند تنظیم گلوکز یا متابولیسم لیپید بسیار مهم هستند، به نظر می‌رسد هدف Klf11 هستند».
آنها دریافتند که Klf11 به طور قابل توجهی در موش های نر انسانی شده خاموش شده است، اما نه در موش‌های نوع وحشی یا ماده. نویسندگان این مطالعه حدس می زنند که Klf11 ممکن است یک تنظیم کننده اصلی برای ژن های مرتبط با مصرف انرژی باشد. با سرکوب آن در موش‌های نر انسانی شده، و ایجاد اختلال در عملکرد تنظیمی آن، علائم دیابت مانند مقاومت به انسولین و افزایش قند خون ناشتا نمایان شد.
در موش‌های ماده انسانی‌شده، محققان شواهدی از افزایش بیان ژن‌هایی که از حساسیت به انسولین پشتیبانی می‌کنند، پیدا کردند.
تودرو گفت: «ما در موش های ماده ی انسانی شده تأثیر معکوسی را دیدیم، در حقیقت در آنها بیان ژن‌های بهبود حساسیت به انسولین و جذب گلوکز، افزایش یافت.» تحقیق قبلی توسط گروه دیگری از محققان نشان داد که هورمون جنسی زنانه استرادیول ممکن است در واگرایی جنسی در ارتباط بین آرسنیک و دیابت نوع 2 نقش داشته باشد.
منبع:
https://medicalxpress.com/news/2024-01-humanized-mice-reveal-arsenic-diabetes.html