A TBC1D4 szerepe a testmozgás és az inzulin által kiváltott glükóz metabolizmusban az emberi vázizomzatban

Nemrég fedezték fel a TBC1D4 génben egy gyakori grönlandi nonszensz p.Arg684erTer variánst (amelyben az arginint terminációs kodon helyettesíti). A változat allélgyakorisága 17%. Ennek a TBC1D4-változatnak a homozigóta hordozói csökkent glükóztoleranciával rendelkeznek, és tízszeresére nőtt a T2D kockázata. A kutatók a TBC1D4 variáns nulla vagy két allélját hordozó felnőtt inuitok átfogó metabolikus fenotipizálását javasolják. A kutatók azt feltételezik, hogy a TBC1D4 szabályozása a vázizomzatban kulcsfontosságú a glükózfelvétel szabályozásában edzés közben, fiziológiás inzulinstimuláció során, valamint abban, hogy egy akut testmozgás képes javítani az inzulinérzékenységet, hogy szabályozza a glükóz metabolizmust emberben.

Jelen projekt általános céljaink a következők:

1. Határozza meg, hogy a TBC1D4 p.Arg684Ter variáns befolyásolja-e a vázizomzat glükózfelvételének szabályozását edzés közben és fiziológiás inzulinstimuláció során.
2. Határozza meg a TBC1D4 p.Arg684Ter variáns hatását az akut testmozgás azon képességére, hogy inzulinérzékenységet okoz a vázizomzatnak a glükóz metabolizmus szabályozása érdekében.
3. Határozza meg a p.Arg684Ter variáns által érintett metabolikus útvonalakat, hogy azonosítsa az inuit hordozók diabéteszes fenotípusáért felelős ok-okozati tényezőket.

A megszerzett tudás további magyarázó nyomokat ad a T2D megnövekedett gyakoriságára a hordozókban.

Vizsgálati populáció:

Az Inuit Health in Transition (IHIT) tanulmány nyugat- és kelet-grönlandi felnőtteket vizsgál. A résztvevőket rétegzett véletlenszerű mintán választották ki, és 1999-2010 között klinikai eljárások, biológiai anyagok mintavétele és kérdőívek segítségével gyűjtötték az adatokat. A cél elérése érdekében a kutatók átfogó metabolikus fenotipizálást végeznek az ebből a kohorszból toborzott TBC1D4 p.Arg684Ter variáns nulla (n=10) vagy két (n=10) allélját hordozó inuitokon. Az előző vizsgálatban (6) a TBCD14 variáns homozigóta hordozói és nem hordozói között orális glükóz tolerancia teszt (OGTT) során a plazma glükózszintjére megállapított 1,2 SD hatás alapján a vizsgálók 89%-os teljesítményt értek el p= mellett. 0,05 10 homozigóta hordozó és 10 nem hordozó toborzásakor.

Mód:

Az IHIT kohorsz genotipizálását már elvégezték. Így a vizsgálók az ismert genotípusuk alapján újra behívhatják a vizsgálat résztvevőit a jelen vizsgálatba. A kutatók nagymértékben invazív fiziológiai vizsgálatokat kívánnak végezni a TBC1D4 pontmutációt hordozó alanyokon, valamint a kontroll alanyokon, koruk, nemük és BMI-jük szerint. A résztvevők nem cukorbeteg (25-50 éves) férfiak, akiket az IHIT kohorsz-regiszteren keresztül vettek fel (n=4200). A toborzás, a szűrés és a kezdeti klinikai vizsgálatok (orális glükóz tolerancia teszt és fizikai edzés tesztek, beleértve az egylábú kerékpáros ergométerhez való testreszabást) Grönlandon zajlanak majd. A tanulmány alább ismertetett leginvazívabb része Koppenhágában, Dániában zajlik majd.

A koppenhágai tartózkodás alatt a résztvevők energiaigényes, szabványosított étrendet kapnak, amelyet 3 nappal az intervenciós vizsgálat előtt kell elfogyasztani. A vizsgálat napján a résztvevők egy éjszakai böjt után érkeznek a laboratóriumba. A katétert mindkét femorális vénába (V) és egy femorális artériába (A) helyezik. Az egyik láb (nyugalmi láb) vastus lateralisából izombiopsziát vesznek. A résztvevők ezután az egyik lábú térdfeszítő gyakorlatot egy órán keresztül hajtják végre, a másik lábukat pihent ellenőrző lábként hagyják. Közvetlenül az edzés után biopsziát vesznek a gyakorló lábból, és a résztvevők éhgyomorra pihennek 3 órán keresztül, mielőtt egy harmadik izombiopsziát (mindkét lábról) és egy hasi bőr alatti zsírbiopsziát vesznek. Ezt követően az inzulinérzékenységet egy 2 órás fiziológiás hiperinzulinémiás euglikémiás szorítás során értékelik. A bilincs végére egy végső biopszia sorozatot (mindkét lábról) és egy hasi szubkután zsírbiopsziát kapunk. A vizsgálati nap folyamán az artériás és vénás vér/plazma minták vétele lehetővé teszi a két láb szubsztrát extrakciójának becslését. Ezenkívül az artériás véráramlás ultrahangos Doppler technikával végzett mérései lehetővé teszik a szubsztrát felvétel/kibocsátás végső kiszámítását a két lábon edzés előtt, edzés közben és edzés utáni felépülés során. Fontos, hogy az inzulin azon képessége, hogy serkenti a tézisek folyamatát, mind pihent, mind előzőleg megedzett lábon értékelhető.

A kutatók azt tervezik, hogy mélyen átírják az izomszövetminták profilját, és meghatározzák az életkor, a nem, a BMI, a genetikai változatok és a transzkripciós profilok közötti összefüggéseket, hogy megértsék az azonosított metabolikus genetikai változatok génszabályozásra gyakorolt ​​hatását. A mutált TBC1D4 által érintett kulcsfontosságú biokémiai útvonalak meghatározása érdekében a kutatók metabolomikus elemzéseket végeznek az izombiopsziás mintákon. A mutáció által érintett feltételezett célzott útvonalak azonosítása érdekében a kutatók tömegspektrometrián alapuló interaktómokat, valamint proteomikai/foszfoproteomikai elemzéseket végeznek. Ezen adatok és a metabolikus elemzésekből nyert adatok alapján a kutatók jobban tudják majd azonosítani azokat az érintett anyagcserefolyamatokat, amelyek az inuit hordozók diabéteszes fenotípusa felé haladnak. Az ilyen utakat a későbbi elemzések során biokémiailag részletesebben tanulmányozzák, beleértve a további (a foszforilációt követő) transzláció utáni módosításokat (pl. glikoziláció), valamint a glükóz- és zsíranyagcsere kulcsenzimeinek expressziója/aktivitásai.