제2형 당뇨병 환자의 바이오마커로서의 미토콘드리아 DNA 복제수와 백혈구 텔로미어 길이

인슐린 저항성과 불충분한 인슐린 분비의 조합을 특징으로 하는 제2형 진성 당뇨병은 전 세계적으로 이환율과 사망률의 부담에 대한 주요 원인입니다. 제2형 진성 당뇨병을 앓고 있는 성인의 수는 전 세계적으로 증가하고 있으며 이러한 추세가 계속된다면 그 수는 계속 증가할 것입니다. 2045년까지 6억 9300만 명으로 증가할 것입니다. 비만, 불리한 생활 습관, 유전적 요인 등 여러 가지 위험 요인이 제2형 당뇨병 발병 위험 증가와 관련이 있습니다.

미토콘드리아는 세포가 필요로 하는 화학 에너지의 대부분을 ATP 형태로 생성하며, 미토콘드리아 기능 장애는 인슐린 저항성, 비만 및 베타 세포 기능 장애를 포함하는 제2형 당뇨병의 발생 및 합병증의 다양한 측면에 연루되어 있습니다. 미토콘드리아 DNA는 37개의 유전자로 구성된 원형의 이중 가닥 DNA 분자이며, 그 중 13개의 유전자는 전자 전달 사슬과 ATP 생성에 관여하여 세포에 에너지를 제공하고 나머지 유전자는 아미노산 조립에 관여하는 단백질을 암호화합니다. 기능성 단백질 . 일반적으로 세포당 두 개의 사본만 있는 핵 게놈과 달리 미토콘드리아 게놈은 세포당 여러 사본을 포함합니다. 미토콘드리아 DNA(mtDNA)는 더 높은 수준의 반응성 산화 종(ROS)과 매우 근접하기 때문에 산화 스트레스에 취약합니다. 이는 미토콘드리아 기능 장애로 이어질 수 있으며 산화 능력 저하 및 에너지 생산 감소를 특징으로 합니다. 미토콘드리아 기능 장애는 노화 과정과 관련이 있으며 세포 기능에 영향을 미쳐 암, 신경 퇴행성 질환, 심혈관 질환, 당뇨병 및 대사 증후군과 같은 다양한 인간 질병을 유발할 수 있습니다. 한편, 중대한 질병 후에도 미토콘드리아 기능 개선 , 더 나은 생존과 관련이 있는 것으로 나타났습니다. 미토콘드리아 사본 번호(mtDNA-CN)는 미토콘드리아 기능의 대리 마커입니다. 더 높은 mtDNA-CN은 더 나은 미토콘드리아 기능의 바이오마커이며 그 반대도 마찬가지입니다. 낮은 mtDNA-CN은 비만 또는 제2형 당뇨병이 있는 개인의 골격근 및 지방 조직에서 관찰되었습니다. 마찬가지로 베타 세포의 낮은 mtDNA-CN은 베타 세포 기능 감소와 관련이 있습니다.

최근 몇 년 동안, 새로운 바이오마커(텔로미어 길이)에 의해 평가되는 진성 당뇨병과 가속화된 생물학적 노화 사이의 연관성이 많은 주목을 받았습니다.

텔로미어는 게놈 무결성과 안정성을 보존하는 염색체 DNA 끝을 막는 DNA-단백질 복합체입니다. 텔로미어는 DNA 중합효소가 DNA의 3' 말단을 완전히 복제할 수 없기 때문에 체세포 분열 중에 짧아집니다. 이 과정은 남성 생식 세포 및 활성화된 림프구, 줄기 세포 및 암세포와 같은 특정 복제 조직에서만 활성화되는 효소(텔로머라제)에 의해 역전될 수 있습니다. 정상적인 인간 세포에서 텔로머라제 수준은 세포 분열 동안 텔로미어 길이를 유지하기에 불충분합니다. 텔로미어가 매우 짧은 길이에 도달하면 세포 성장이 제한되고 세포 노화 또는 세포 사멸을 겪습니다. 산화 스트레스와 만성 염증은 텔로미어 속성을 가속화하여 복제 노화 및 장기 변성을 초래합니다. 텔로미어 길이는 이러한 노출 요인의 누적 손상을 반영하며 생물학적 노화의 잠재적 지표로 사용될 수 있습니다. 짧은 텔로미어 길이는 암, 심혈관 질환 및 당뇨병과 같은 다양한 연령 관련 질병의 발병과 관련이 있습니다.