TBC1D4:n rooli harjoituksen ja insuliinin aiheuttamassa glukoosiaineenvaihdunnassa ihmisen luustolihaksessa

Äskettäin löydettiin yleinen grönlantilainen nonsense-p.Arg684erTer-variantti (jossa arginiini on korvattu terminaatiokodonilla) geenissä TBC1D4. Variantin alleelitaajuus on 17 %. Tämän TBC1D4-variantin homotsygoottisilla kantajilla on heikentynyt glukoositoleranssi ja 10-kertainen lisääntynyt T2D-riski. Tutkijat ehdottavat kattavan metabolisen fenotyypityksen suorittamista aikuisille inuiteille, joilla on nolla tai kaksi TBC1D4-variantin alleelia. Tutkijat olettavat, että TBC1D4:n säätely luustolihaksissa on avainasemassa säätelemään glukoosin ottoa harjoituksen aikana, fysiologisen insuliinistimulaation aikana ja akuutin harjoituksen kyvylle parantaa insuliiniherkkyyttä säätelemään glukoosiaineenvaihduntaa ihmisillä.

Tämän projektin yleistavoitteemme ovat:

1. Selvitä, vaikuttaako TBC1D4 p.Arg684Ter -variantti glukoosin oton säätelyyn luustolihaksissa harjoituksen ja fysiologisen insuliinistimulaation aikana.
2. Selvitä TBC1D4 p.Arg684Ter -variantin vaikutus akuutin harjoituksen kykyyn herkistää luustolihaksia insuliinille säätelemään glukoosiaineenvaihduntaa.
3. Määrittele aineenvaihduntareitit, joihin p.Arg684Ter-variantti vaikuttaa, jotta voit tunnistaa syy-tekijät, jotka ovat vastuussa inuiittikantajien diabeettisesta fenotyypistä.

Luotu tieto auttaa lisäämään selittäviä vihjeitä T2D:n lisääntyneestä esiintyvyydestä kantoaalloissa.

Tutkimuspopulaatio:

Inuit Health in Transition (IHIT) -tutkimus on Länsi- ja Itä-Grönlannin aikuisten tutkimus. Osallistujat valittiin ositetulla satunnaisotoksella ja tietoja kerättiin vuosina 1999-2010 kliinisillä menetelmillä, biologisen materiaalin näytteenotolla ja kyselylomakkeilla. Tavoitteen saavuttamiseksi tutkijat suorittavat kattavan metabolisen fenotyypityksen inuiteista, joilla on nolla (n=10) tai kaksi (n=10) alleelia tästä kohortista rekrytoidusta TBC1D4 p.Arg684Ter -variantista. Perustuen 1,2 SD:n vaikutukseen, joka havaittiin plasman glukoositasoille suun kautta suoritetun glukoosinsietotestin (OGTT) aikana edellisessä tutkimuksessa (6) homotsygoottisten ja TBCD14-variantin ei-kantajien välillä, tutkijat saavuttavat 89 % tehon p = p = 0,05, kun rekrytoidaan 10 homotsygoottista kantajaa ja 10 ei-kantajaa.

Menetelmät:

IHIT-kohortin genotyypitys on jo suoritettu. Siten tutkijat voivat kutsua tutkimukseen osallistujia uudelleen tähän tutkimukseen heidän tunnetun genotyypinsä perusteella. Tutkijat aikovat suorittaa erittäin invasiivisia fysiologisia tutkimuksia koehenkilöillä, joilla on TBC1D4-pistemutaatio, sekä kontrollihenkilöillä iän, sukupuolen ja BMI:n mukaan. Osallistujat ovat IHIT-kohorttirekisterin kautta rekrytoituja ei-diabeettisia (25-50 v) miehiä (n=4 200). Rekrytointi, seulonta ja alustavat kliiniset tutkimukset (suun glukoositoleranssitesti ja fyysiset rasitustestit, mukaan lukien räätälöinti yksijalkaiseen pyöräergometriin) suoritetaan Grönlannissa. Tutkimuksen invasiivisin osa, joka on kuvattu alla, tapahtuu Kööpenhaminassa, Tanskassa.

Kööpenhaminassa oleskelun aikana osallistujat saavat energiaa vastaavan standardoidun ruokavalion 3 päivää ennen interventiotutkimusta. Tutkimuspäivänä osallistujat saapuvat laboratorioon yön paaston jälkeen. Katetrit asetetaan molempiin reisilaskimoihin (V) ja yhteen reisivaltimoon (A). Lihasbiopsia otetaan toisen jalan vastus lateralisista (lepojalka). Osallistujat suorittavat sitten yhden jalan polven ojentajaharjoituksen tunnin ajan jättäen toisen jalkansa levänneenä kontrollijalana. Välittömästi harjoituksen jälkeen harjoittelevasta jalasta otetaan biopsia ja osallistujat lepäävät paastotilassa 3 tuntia ennen kuin otetaan kolmas lihasbiopsiasarja (molempien jalkojen osalta) ja yksi vatsan ihonalaisen rasvakudoksen biopsia. Tämän jälkeen insuliiniherkkyys arvioidaan 2 tunnin fysiologisen hyperinsulineemisen euglykeemisen puristimen aikana. Puristimen loppuun mennessä otetaan lopullinen biopsiasarja (molemmat jalat) ja yksi vatsan ihonalainen rasvabiopsia. Koko tutkimuspäivän ajan valtimo- ja laskimoveri-/plasmanäytteiden ottaminen mahdollistaa substraatin uuttamisen arvioinnin molemmilla jaloilla. Lisäksi valtimoiden verenvirtauksen mittaukset ultraääni-doppler-tekniikalla mahdollistavat lopullisen laskennan substraatin sisäänotosta/vapautuksesta molemmissa jaloissa ennen harjoittelua, harjoituksen aikana ja toipuessaan harjoituksesta. Tärkeää on, että insuliinin kykyä stimuloida opinnäytetyötä voidaan arvioida sekä levänneessä että aiemmin harjoitetussa jalassa.

Tutkijat aikovat suorittaa syvän transkriptioprofiloinnin lihaskudosnäytteistä ja määrittää korrelaatioita iän, sukupuolen, BMI:n, geneettisten varianttien ja transkriptioprofiilien välillä ymmärtääkseen tunnistettujen metabolisten geneettisten varianttien vaikutusta geenisäätelyyn. Määrittääkseen tärkeimmät biokemialliset reitit, joihin mutatoitunut TBC1D4 vaikuttaa, tutkijat suorittavat lihasbiopsianäytteiden metabolomia. Tunnistaakseen oletetut kohdennetut reitit, joihin mutaatio vaikuttaa, tutkijat suorittavat massaspektrometriaan perustuvia interaktomeja sekä proteomi-/fosfoproteomillisia analyyseja. Näiden tietojen ja aineenvaihdunta-analyyseistä saatujen tietojen perusteella tutkijat pystyvät paremmin tunnistamaan vaikuttaneet aineenvaihduntaprosessit, jotka liittyvät inuiittikantajien etenemiseen kohti diabeettista fenotyyppiä. Tällaisia ​​reittejä tutkitaan myöhemmissä analyyseissä biokemiallisesti yksityiskohtaisemmin, mukaan lukien ylimääräiset (fosforylaatioon) translaation jälkeiset modifikaatiot (esim. glykosylaatio) sekä glukoosi- ja rasva-aineenvaihdunnan avainentsyymien ilmentyminen/aktiivisuus.