Numero di copie del DNA mitocondriale e lunghezza dei telomeri dei leucociti come biomarcatori nei pazienti diabetici di tipo 2

Il diabete mellito di tipo 2, che è caratterizzato da una combinazione di insulino-resistenza e insufficiente secrezione di insulina, contribuisce in modo determinante al carico di morbilità e mortalità in tutto il mondo. Il numero di adulti con diabete mellito di tipo 2 è in aumento in tutto il mondo e se la tendenza continua il numero salirà a 693 milioni entro il 2045. Diversi fattori di rischio sono stati associati ad un aumentato rischio di sviluppare il diabete di tipo 2, tra cui obesità, stile di vita avverso e fattori genetici.

I mitocondri generano la maggior parte del fabbisogno cellulare di energia chimica sotto forma di ATP e la disfunzione mitocondriale è stata implicata in vari aspetti dello sviluppo e delle complicanze del diabete di tipo 2, tra cui insulino-resistenza, obesità e disfunzione delle cellule beta. Il DNA mitocondriale è una molecola di DNA circolare e a doppio filamento comprendente 37 geni, di cui 13 geni sono coinvolti nelle catene di trasporto degli elettroni e nella generazione di ATP per fornire energia alle cellule, mentre i restanti geni codificano le proteine ​​coinvolte nell'assemblaggio degli amminoacidi in proteine ​​funzionali. A differenza del genoma nucleare, che normalmente ha solo due copie per cellula, il genoma mitocondriale contiene più copie per cellula. A causa della sua stretta vicinanza con livelli più elevati di specie ossidative reattive (ROS), il DNA mitocondriale (mtDNA) è soggetto a stress ossidativo; che può portare a disfunzione mitocondriale, caratterizzata da ridotta capacità ossidativa e riduzione della produzione di energia. La disfunzione mitocondriale è associata al processo di invecchiamento e può influenzare le funzioni cellulari e quindi provocare una varietà di malattie umane come cancro, malattie neurodegenerative, malattie cardiovascolari, diabete e sindrome metabolica. D'altra parte, il miglioramento della funzione mitocondriale, anche dopo una malattia critica , ha dimostrato di essere associato a una migliore sopravvivenza. Il numero di copie mitocondriali (mtDNA-CN) è un marcatore surrogato della funzione mitocondriale. Un mtDNA-CN più alto è un biomarcatore di una migliore funzione mitocondriale e viceversa. Un mtDNA-CN inferiore è stato osservato nel muscolo scheletrico e nel tessuto adiposo di individui con obesità o diabete di tipo 2. Allo stesso modo, un mtDNA-CN inferiore nelle cellule beta è stato anche associato a una ridotta funzione delle cellule beta.

Negli ultimi anni, l'associazione tra diabete mellito e invecchiamento biologico accelerato, valutata dal biomarcatore emergente (lunghezza dei telomeri), ha guadagnato molta attenzione.

I telomeri sono complessi DNA-proteina che ricoprono le estremità del DNA cromosomico, che preservano l'integrità e la stabilità genomica. I telomeri si accorciano durante la divisione delle cellule somatiche perché la DNA polimerasi non è in grado di replicare completamente l'estremità 3' del DNA. Questo processo può essere invertito da un enzima (telomerasi) che è attivo solo in alcuni tessuti replicanti, come le cellule germinali maschili e i linfociti attivati, le cellule staminali e le cellule tumorali. Nelle normali cellule umane, i livelli di telomerasi sono insufficienti per mantenere la lunghezza dei telomeri durante la divisione cellulare. Quando i telomeri raggiungono una lunghezza criticamente breve, la crescita cellulare diventa limitata e va incontro a senescenza cellulare o apoptosi. Lo stress ossidativo e l'infiammazione cronica accelerano l'attribuzione dei telomeri, con conseguente senescenza replicativa e degenerazione degli organi. La lunghezza dei telomeri riflette il danno cumulativo di tali fattori di esposizione e può essere utilizzata come potenziale indicatore dell'invecchiamento biologico. La minore lunghezza dei telomeri è stata collegata allo sviluppo di una varietà di malattie legate all'età, come il cancro, le malattie cardiovascolari e il diabete