A mitokondriális DNS kópiaszám és a leukocita telomer hossza, mint biomarkerek 2-es típusú cukorbetegeknél

A 2-es típusú diabetes mellitus, amelyet az inzulinrezisztencia és az elégtelen inzulinszekréció kombinációja jellemez, világszerte jelentős mértékben hozzájárul a morbiditási és mortalitási terhekhez. A 2-es típusú diabetes mellitusban szenvedő felnőttek száma világszerte növekszik, és ha a tendencia folytatódik 2045-re 693 millióra emelkedik. Több kockázati tényezőt is összefüggésbe hoztak a 2-es típusú cukorbetegség kialakulásának fokozott kockázatával, beleértve az elhízást, a kedvezőtlen életmódot és a genetikai tényezőket.

A mitokondriumok állítják elő a sejt kémiai energiaszükségletének nagy részét ATP formájában, és a mitokondriális diszfunkció a 2-es típusú cukorbetegség kialakulásának és szövődményeinek számos vonatkozásában szerepet játszik, beleértve az inzulinrezisztenciát, az elhízást és a béta-sejtek diszfunkcióját. A mitokondriális DNS egy körkörös és kétszálú DNS-molekula, amely 37 gént tartalmaz, amelyek közül 13 gén vesz részt az elektrontranszport láncokban és az ATP előállításában, hogy energiát biztosítson a sejteknek, míg a többi gének az aminosavak összeállításában részt vevő fehérjéket kódolnak. funkcionális fehérjék. Ellentétben a nukleáris genommal, amelynek sejtenként általában csak két másolata van, a mitokondriális genom sejtenként több másolatot tartalmaz. A reaktív oxidatív fajok (ROS) magasabb szintjéhez való közelsége miatt a mitokondriális DNS (mtDNS) hajlamos az oxidatív stresszre; ami mitokondriális diszfunkcióhoz vezethet, amelyet csökkent oxidatív kapacitás és energiatermelés csökkenés jellemez. A mitokondriális diszfunkció az öregedési folyamathoz kapcsolódik, és hatással lehet a sejtfunkciókra, és ezáltal számos emberi betegséget, például rákot, neurodegeneratív betegségeket, szív- és érrendszeri betegségeket, cukorbetegséget és metabolikus szindrómát eredményezhet. Másrészt a mitokondriális funkciók javulása még kritikus betegségek után is. , kimutatták, hogy jobb túléléssel jár. A mitokondriális kópiaszám (mtDNS-CN) a mitokondriális funkció helyettesítő markere. A magasabb mtDNS-CN a jobb mitokondriális működés biomarkere, és fordítva. Alacsonyabb mtDNS-CN-értéket figyeltek meg elhízott vagy 2-es típusú cukorbetegségben szenvedő egyének vázizomzatában és zsírszövetében. Hasonlóképpen, a béta-sejtek alacsonyabb mtDNS-CN-értéke csökkent béta-sejt-funkcióval is összefüggésbe hozható.

Az elmúlt években nagy figyelmet kapott a diabetes mellitus és a felgyorsult biológiai öregedés közötti kapcsolat, amelyet a feltörekvő biomarker (telomerhossz) értékel.

A telomerek olyan DNS-fehérje komplexek, amelyek lezárják a kromoszómális DNS-végeket, amelyek megőrzik a genom integritását és stabilitását. A telomerek lerövidülnek a szomatikus sejtosztódás során, mivel a DNS-polimeráz nem képes teljes mértékben replikálni a DNS 3'-végét. Ezt a folyamatot megfordíthatja egy enzim (telomeráz), amely csak bizonyos replikáló szövetekben aktív, például hím csírasejtekben és aktivált limfocitákban, őssejtekben és rákos sejtekben. Normál emberi sejtekben a telomeráz szintje nem elegendő a telomer hosszának fenntartásához a sejtosztódás során. Amikor a telomerek elérik a kritikusan rövid hosszúságot, a sejtnövekedés korlátozottá válik, és sejtöregedés vagy apoptózis megy végbe. Az oxidatív stressz és a krónikus gyulladás felgyorsítja a telomerek attribúcióját, ami replikatív öregedést és szervdegenerációt eredményez. A telomerek hossza tükrözi az expozíciós tényezők halmozott károsodását, és a biológiai öregedés potenciális indikátoraként használható. A telomerek rövidebb hosszát számos, az életkorral összefüggő betegség kialakulásával hozták összefüggésbe, mint például a rák, a szív- és érrendszeri betegségek és a cukorbetegség.