۳۰مه ۲۰۲۵ - محققان در مطالعه اخیر که در مجله Cell منتشر شده است، از فناوری پروتئومیکس پیشرفته برای نقشه برداری از امضاهای مولکولی مقاومت به انسولین در بیماران مبتلا به دیابت استفاده کردند.
درک ناهمگونی در دیابت نوع ۲
دیابت نوع ۲(T2D) یک بیماری متابولیکی به سرعت در حال رشد در سراسر جهان است که با افزایش سطح گلوکز خون در هنگام ناشتا یا پس از مصرف غذا مشخص می شود. دیابت نوع 2، همچنین با مقاومت به انسولین محیطی مرتبط است که بر عضله اسکلتی، کبد و بافت چربی تأثیر می گذارد. یک مطالعه اخیر نشان داده است که بیش از ۵۰۰ میلیون نفر در سراسر جهان با T2D زندگی می کنند.
عوامل ژنتیکی و محیطی بر پاتوژنز ناهمگن T2D تأثیر می گذارند. طبقه بندی اخیر زیرگروه ها و فنوتیپ بندی عمیق، شناسایی خوشه های متمایز T2D مرتبط با پیامدهای بالینی مختلف را امکان پذیر کرده است.این یافته بر ضرورت در نظر گرفتن تغییرات پیوسته در عملکرد متابولیکی هنگام تشخیص و درمان بیماران تأکید دارد، زیرا دسته بندی های تشخیصی رایج (مانند دیابت نوع ۲یا تحمل طبیعی گلوکز) ممکن است به طور کامل زیست شناسی زیرساختی را منعکس نکنند.
مطالعات قبلی نشان داده اند که عضله اسکلتی بافت اصلی مرتبط با جذب گلوکز تحریک شده توسط انسولین و محل اصلی مقاومت به انسولین در دیابت نوع 2 است.
"اختلال در جذب گلوکز تحریک شده توسط انسولین ممکن است ناشی از نقص پس از گیرنده باشد، مانند جذب ناکافی ناقل گلوکز 4 (GLUT4) به غشای پلاسمایی و تغییرات پس از ترجمه. این امر باعث کاهش مقدار مولکول های سیگنال دهنده یا ناقل های گلوکز در شرایط طبیعی می شود."
برای توسعه درمان های شخصی سازی شده جهت شناسایی تغییرات سیگنالینگ انسولین فردی که در ناهمگونی دیابت نوع 2 نقش دارند، یک ارزیابی جامع در سطح سیستم مورد نیاز است.
اگرچه پروتئومیکس مبتنی بر طیف سنجی جرمی به طور قابل توجهی در تحقیقات سرطان مورد استفاده قرار گرفته است، اما مطالعات پروتئومیکس محدودی در بافت های مرتبط با مقاومت به انسولین از این استراتژی استفاده کرده اند. شناسایی تفاوت ها در ویژگی های فنوتیپی، امضاهای پروتئوم و فسفوپروتئوم و پاسخ های متنوع به محرک های محیطی می تواند به تعیین تغییرات در پروتئین ها و مسیرهای ایجاد کننده کمک کند. این اطلاعات می تواند توسعه پزشکی شخصی سازی شده برای دیابت نوع 2 را ممکن سازد.
درباره ی این مطالعه
محققان در مطالعه ی حاضر از فناوری پروتئومیکس و فنوتیپ بندی عمیق درون تنی برای ترسیم ویژگی های دیابت زایی بر اساس چشم انداز پروتئین عضله اسکلتی افراد سالم و دیابتی استفاده کردند.
مردان و زنان دارای تحمل گلوکز طبیعی (NGT) یا دیابت نوع 2 در این مطالعه شرکت کردند. همه شرکت کنندگان بر اساس سن، جنس، شاخص توده بدنی (BMI) و وضعیت سیگار کشیدن همسان سازی شدند.
هر شرکت کننده ای که فشار خون بالایی داشت (بالای 160/100 میلی متر جیوه) ، به طور فعال از نیکوتین استفاده می کرد، به بیماری های قلبی عروقی (CVD) مبتلا بود، یا با وارفارین، انسولین، کورتیکواستروئیدها یا لیتیوم تحت درمان بود، از مطالعه حذف شد.
نمونه های بیوپسی از عضله ی واسوس لترالیس شرکت کنندگان واجد شرایط، قبل و در طول کلمپ هایپرانسولینمیک- اوگلایسمیک جمع آوری شدند. این رویکرد، شناسایی امضاهای مولکولی پروتئومیک و فسفوپروتئومیک را در افراد در حالت ناشتا و دینامیک سیگنالینگ حاد انسولین امکان پذیر ساخت.
قابل توجه است که اکثر زنان در این مطالعه، در سنین پس از یائسگی یا حوالی یائسگی بودند که ممکن است بر مقایسه های متابولیکی تأثیر بگذارد.
گروه اعتبارسنجی از یک مطالعه منتشر شده قبلی برای تأیید تکرارپذیری نتایج گرفته شد.
طراحی مطالعه
گروه اکتشاف شامل ۷۷ شرکت کننده بود و برای تعیین چشم انداز مولکولی مقاومت به انسولین و دیابت نوع ۲(T2D) مورد استفاده قرار گرفت. از این تعداد، ۳۴ شرکت کننده مبتلا به T2D تشخیص داده شدند و ۴۳ نفر دارای تحمل گلوکز طبیعیبودند.
یک گروه اعتبارسنجی برای اعتبارسنجی یافته ها طراحی شد که شامل ۳۴ فرد مبتلا به T2D و ۱۲ شرکت کننده همسان دارای تحمل گلوکز طبیعیبود.
همه شرکت کنندگان در هر گروه تحت فنوتیپ گلایسمی درون تنی قرار گرفتند که نشان دهنده افزایش سطح گلوکز ناشتا،HOMA-IR و انسولین ناشتا در افراد مبتلا به T2D بود. کاهش مقادیر M مشتق شده از روش کلمپ هایپرانسولینمیک- اوگلایسمیکنشان دهنده کاهش حساسیت به انسولین در کل بدن بود.
یافته‌های مطالعه
ناهمگونی قابل توجهی در مقدار M حساسیت به انسولین مشاهده شد. جالب توجه است که برخی از شرکت کنندگان مبتلا به دیابت نوع 2 حساسیت به انسولین بالاتری نسبت به افراد با تحمل گلوکز طبیعی نشان دادند که با روش های تشخیصی مرسوم در تضاد است و از رویکرد پزشکی دقیق حمایت می کند.
یافته های تجربی نشان دهنده اهمیت عضله اسکلتی، به ویژه فسفو سیگنالینگ، در حساسیت به انسولین در کل بدن است.
تغییر در چشم انداز پروتئومیک در گروه های تشخیصی مشاهده شد. ارتباطات پروتئوم-فنوتیپ طبقه بندی شده نشان داد که محتوای پروتئین میتوکندری به شدت با حساسیت به انسولین در کل بدن مرتبط است. با این حال، فراوانی میتوکندری یک ویژگی متمایز نبود.صحت تشخیص دیابت نوع 2، نشان می دهد که این بیماری نشان دهنده حساسیت به انسولین است، نه وضعیت بیماری.
علاوه بر این، این مطالعه به تازگی مسیرهای تخریب و گردش پروتئین، از جمله پروتئازوم و پروتئولیز با واسطه یوبیکوئیتین، و همچنین سیگنالینگ Wntو آدرنرژیک را به عنوان مسیرهایی با همبستگی منفی با حساسیت به انسولین معرفی کرده است. این نشان می دهد که گردش پروتئین تغییر یافته ممکن است در مقاومت به انسولین نقش داشته باشد.
در مقابل، فراوانی بیشتر آنزیم‌های گلیکولیتیک با حساسیت به انسولین همبستگی منفی داشت.
این مطالعه همچنین تأکید کرد که نسبت ایزوفرم های لاکتات دهیدروژناز (LDHA/LDHB) و روابط استوکیومتری کلی بین پروتئین های گلیکولیتیک و فسفوریلاسیون اکسیداتیو، بینش بیشتری در مورد تغییرات متابولیکی فراتر از فراوانی پروتئین های منفرد ارائه می دهد.
در مجموع 118 فسفوسایت در حالت ناشتا با مقاومت به انسولین مرتبط بودند، در مقایسه با 66 فسفوسایت منحصراً در حالت تحریک شده با انسولین. به طور غیرمنتظره ای، این مطالعه نشان داد که امضاهای فسفوپروتئوم در حالت ناشتا، حتی بیشتر از حالت تحریک شده با انسولین، پیش‌بینی کننده حساسیت به انسولین هستند.
آنالیز غنی سازی نشان داد که فعال شدن کیناز N-ترمینال c-Jun (JNK) و کینازهای خانواده p38با مقاومت به انسولین مرتبط است. بنابراین، مسیر JNK-p38می تواند محرک غالب سیگنال دهی غیرطبیعی عضلات اسکلتی انسان در مقاومت به انسولین باشد.
سنجش های سلولی همچنین نقش پروتئین کیناز فعال‌شده با MAPکیناز 2 (MAPKAPK2) را به عنوان یک تنظیم کننده بالادستی AMPKγ3 S65 که در تنظیم حساسیت به انسولین عضلات اسکلتی بسیار مهم است، تعیین کردند.
محل AMPKγ3 S65به طور منحصر به فردی در انسان یافت می شود و به شدت با مقاومت به انسولین همبستگی دارد، که نشان می دهد می تواند به عنوان یک نشانگر یا هدف درمانی خاص انسان عمل کند.
مطالعه حاضر ماهیت پیچیده ی اختلال در مسیرهای سیگنال دهی در مقاومت به انسولین را نشان داد. نکته مهم این است که محققان دریافتند اگرچه در مسیرهای سیگنالینگ خاصی اختلال وجود دارد، اما سایر اجزا، مانند AKTو برخی از زیرلایه های پایین دستی آن، حتی در افراد با مقاومت شدید به انسولین، همچنان عملکردی هستند و این نشان می دهد که مقاومت به انسولین به طور یکنواخت بر همه گره های سیگنالینگ تأثیر نمی گذارد.
محققان در این مطالعه تفاوت های متمایز جنسیتی را در پروتئوم و فسفوپروتئوم مشاهده کردند. با این حال، نشانه های مولکولی مقاومت به انسولین بین مردان و زنان به طور کلی مشابه بود.
در حالی که مردان بیان بیشتری از پروتئین های مرتبط با متابولیسم گلوکز را نشان دادند، زنان بیان بیشتری از پروتئین‌های مرتبط با متابولیسم لیپید را نشان دادند. با این حال، تفاوت هایی در فعالیت کیناز، مانند سیگنالینگ CAMK2و mTORنیز پدیدار شد. این موضوع اهمیت جنسیت را به عنوان یک متغیر بیولوژیکی برجسته می کند.
با وجود این تفاوت ها، نشانه های سیگنالینگ مرتبط با مقاومت به انسولین تا حد زیادی در بین دو جنس حفظ شده است.
محدودیت ها
نویسندگان خاطرنشان کردند که طراحی تحقیقات بالینی این مطالعه، ارتباطات را به جای مکانیسم های علی شناسایی می کند. ناهمگونی دیابت نوع ۲ پیچیدگی را افزایش می دهد و اگرچه نمونه ی مورد بررسی در این تحقیق بزرگتر از اکثر نمونه ها است، اما ممکن است به طور کامل نمایانگر تمام فنوتیپ های دیابت نوع ۲ یا تنوع جمعیتی نباشد.
اکثر زنان شرکت کننده، یائسه یا در دوران قبل از یائسگی بودند و عوامل مخدوش کننده بالقوه مانند رژیم غذایی و دارو به طور کامل کنترل نشده بودند. تحقیقات بیشتر، به ویژه در مورد نقش عملکردی جایگاه AMPKγ3 S65، مورد نیاز است.
نتیجه گیری
مطالعه ی حاضر مسیرهای مولکولی حیاتی مرتبط با مقاومت به انسولین را شناسایی کرد. امضای مولکولی عضله اسکلتی به شدت با نشانگرهای بالینی حساسیت به انسولین مرتبط بود تا کنترل قند خون ناشتا.
نشانه های پروتئوم و فسفوپروتئوم عضله اسکلتی در حالت ناشتا به عنوان عوامل تعیین کننده مهم حساسیت به انسولین در کل بدن شناسایی شدند.
اجزای انتخابی سیگنالینگ انسولین، مانند سوبستراهای AKT، حتی در شرکت کنندگان مقاوم به انسولین نیز فعال باقی ماندند. این نشان می دهد که مقاومت به انسولین بر همه مسیرهای سیگنالینگ به طور یکسان تأثیر نمی گذارد. این مطالعه از نیاز به فراتر رفتن از گروه بندی های تشخیصی طبقه بندی شده و تمرکز بر استراتژی های فردی و مبتنی بر مکانیسم برای مراقبت از دیابت نوع 2 پشتیبانی می کند. تحقیقات آینده باید ناهمگونی دیابت نوع 2 را در بیماران در نظر گرفته و بر توسعه استراتژی های متناسب برای درمان دیابت نوع 2 تمرکز کنند.
منبع:
https://www.news-medical.net/news/20250530/What-drives-insulin-resistance-Proteomics-reveals-key-pathways-in-human-skeletal-muscle.aspx