Mitokondrielt DNA-kopinummer og leukocyttelomerlængde som biomarkører hos type 2-diabetespatienter

Type 2-diabetes mellitus, som er karakteriseret ved en kombination af insulinresistens og utilstrækkelig insulinsekretion, er en væsentlig bidragyder til byrden af ​​sygelighed og dødelighed på verdensplan. Antallet af voksne med type 2-diabetes er stigende på verdensplan, og hvis tendensen fortsætter, er antallet vil stige til 693 millioner i 2045. Flere risikofaktorer er blevet forbundet med en øget risiko for at udvikle type 2-diabetes, herunder fedme, ugunstig livsstil og genetiske faktorer.

Mitokondrier genererer det meste af cellens behov for kemisk energi i form af ATP, og mitokondriel dysfunktion har været impliceret i forskellige aspekter af udviklingen og komplikationerne af type 2-diabetes, herunder insulinresistens, fedme og betacelledysfunktion. Mitokondrielt DNA er et cirkulært og dobbeltstrenget DNA-molekyle, der omfatter 37 gener, hvoraf 13 gener er involveret i elektrontransportkæderne og generering af ATP for at give energi til celler, mens de resterende gener koder for proteiner, der er involveret i samlingen af ​​aminosyrer til funktionelle proteiner. I modsætning til kernegenomet, som normalt kun har to kopier pr. celle, indeholder mitokondriegenomet flere kopier pr. celle. På grund af dets tætte nærhed til højere niveauer af reaktive oxidative arter (ROS), er mitokondrielt DNA (mtDNA) tilbøjeligt til oxidativ stress; hvilket kan føre til mitokondriel dysfunktion, karakteriseret ved nedsat oxidativ kapacitet og reduktion i energiproduktion. Mitokondriel dysfunktion er forbundet med ældningsproces og kan påvirke cellulære funktioner og derved resultere i en række menneskelige sygdomme såsom kræft, neurodegenerative sygdomme, hjerte-kar-sygdomme, diabetes og metabolisk syndrom. På den anden side forbedring i mitokondriel funktion, selv efter kritisk sygdom , har vist sig at være forbundet med bedre overlevelse. Mitokondrielt kopinummer (mtDNA-CN) er en surrogatmarkør for mitokondriel funktion. Højere mtDNA-CN er en biomarkør for bedre mitokondriefunktion og omvendt. Et lavere mtDNA-CN er blevet observeret i skeletmuskulatur og fedtvæv hos personer med fedme eller type 2-diabetes. På samme måde er et lavere mtDNA-CN i betaceller også blevet forbundet med nedsat betacellefunktion.

I de senere år har sammenhængen mellem diabetes mellitus og accelereret biologisk aldring, evalueret af den nye biomarkør (telomerlængde), fået stor opmærksomhed.

Telomerer er DNA-proteinkomplekser, der dækker de kromosomale DNA-ender, som bevarer genomisk integritet og stabilitet. Telomerer forkortes under somatisk celledeling, fordi DNA-polymerase ikke er i stand til fuldt ud at replikere 3'-enden af ​​DNA. Denne proces kan vendes af et enzym (telomerase), der kun er aktivt i visse replikerende væv, såsom mandlige kønsceller og aktiverede lymfocytter, stamceller og kræftceller. I normale humane celler er telomeraseniveauer utilstrækkelige til at opretholde telomerlængden under celledeling. Når telomerer når en kritisk kort længde, bliver cellevækst begrænset og gennemgår cellulær senescens eller apoptose. Oxidativt stress og kronisk inflammation accelererer tilskrivning af telomerer, hvilket resulterer i replikativ ældning og organdegeneration. Telomerlængden afspejler den kumulative skade fra disse eksponeringsfaktorer og kan bruges som en potentiel indikator for biologisk aldring. Kortere telomerlængde er blevet forbundet med udviklingen af ​​en række aldersrelaterede sygdomme, såsom kræft, hjerte-kar-sygdomme og diabetes