O Papel do TBC1D4 no Metabolismo da Glicose Induzido por Exercício e Insulina no Músculo Esquelético Humano

Recentemente, foi descoberta uma variante p.Arg684erTer sem sentido comum da Groenlândia (na qual a arginina é substituída por um códon de terminação) no gene TBC1D4. A variante tem uma frequência alélica de 17%. Os portadores homozigóticos desta variante TBC1D4 têm tolerância diminuída à glicose e um risco 10 vezes maior de DM2. Os investigadores propõem a realização de fenotipagem metabólica abrangente de Inuits adultos portadores de zero ou dois alelos da variante TBC1D4. Os pesquisadores supõem que a regulação de TBC1D4 no músculo esquelético é fundamental na regulação da captação de glicose durante o exercício, durante a estimulação fisiológica da insulina e para a capacidade de uma sessão aguda de exercício melhorar a sensibilidade à insulina para regular o metabolismo da glicose em humanos.

Nossos objetivos gerais no presente projeto são:

1. Determinar se a variante TBC1D4 p.Arg684Ter afeta a regulação da captação de glicose no músculo esquelético durante o exercício e durante a estimulação fisiológica da insulina.
2. Determinar o efeito da variante TBC1D4 p.Arg684Ter para a capacidade do exercício agudo para sensibilizar a insulina no músculo esquelético para regular o metabolismo da glicose.
3. Definir as vias metabólicas afetadas pela variante p.Arg684Ter a fim de identificar os fatores causais responsáveis ​​pelo fenótipo diabético dos portadores de Inuit.

O conhecimento gerado contribuirá com pistas explicativas adicionais para o aumento da frequência de DM2 nos portadores.

População do estudo:

O estudo Inuit Health in Transition (IHIT) é um estudo de adultos no oeste e leste da Groenlândia. Os participantes foram selecionados por meio de amostra aleatória estratificada e os dados foram coletados em 1999-2010 por meio de procedimentos clínicos, amostragem de material biológico e questionários. Para atingir o objetivo, os investigadores realizarão fenotipagem metabólica abrangente de Inuits portadores de zero (n=10) ou dois (n=10) alelos da variante TBC1D4 p.Arg684Ter recrutados desta coorte. Com base em um efeito de 1,2 DP conforme encontrado para os níveis de glicose plasmática durante um Teste Oral de Tolerância à Glicose (OGTT) no estudo anterior (6) entre portadores homozigotos e não portadores da variante TBCD14, os investigadores atingiram 89% de poder em p= 0,05 ao recrutar 10 portadores homozigotos e 10 não portadores.

Métodos:

A genotipagem da coorte IHIT já foi realizada. Assim, os investigadores podem chamar novamente os participantes do estudo para o presente estudo com base em seu genótipo conhecido. Os investigadores pretendem realizar estudos fisiológicos altamente invasivos de indivíduos portadores da mutação pontual TBC1D4 e em indivíduos de controle pareados por idade, sexo e IMC. Os participantes serão homens não diabéticos (25-50 anos) recrutados por meio do registro de coorte IHIT (n=4.200). O recrutamento, a triagem e as investigações clínicas iniciais (teste oral de tolerância à glicose e testes de exercício físico, incluindo adaptação para um ergômetro de bicicleta unipodal) serão realizados na Groenlândia. A parte mais invasiva do estudo, descrita abaixo, acontecerá em Copenhague, na Dinamarca.

Durante a estada em Copenhague, os participantes receberão uma dieta padronizada com correspondência energética para ser consumida 3 dias antes do estudo de intervenção. No dia do estudo, os participantes chegarão ao laboratório após um jejum noturno. Cateteres serão colocados em ambas as veias femorais (V) e em uma artéria femoral (A). Uma biópsia muscular será obtida do vasto lateral de uma perna (perna em repouso). Os participantes realizarão então um exercício extensor do joelho com uma perna por uma hora, deixando a outra perna como uma perna de controle descansada. Imediatamente após o exercício, uma biópsia será obtida da perna em exercício e os participantes descansarão em jejum por 3 horas antes de um terceiro conjunto de biópsias musculares (de ambas as pernas) e uma biópsia de gordura abdominal subcutânea. Posteriormente, a sensibilidade à insulina será avaliada durante um clamp euglicêmico hiperinsulinêmico fisiológico de 2 horas. Ao final da pinça, um conjunto final de biópsias (ambas as pernas) e uma biópsia de gordura subcutânea abdominal serão obtidos. Ao longo do dia de estudo, a amostragem de amostras de sangue/plasma arterial e venoso permite estimar a extração de substrato pelas duas pernas. Além disso, as medidas do fluxo sanguíneo arterial pela técnica de ultrassom Doppler permitirão um cálculo final da absorção/liberação de substrato nas duas pernas antes do exercício, durante o exercício e na recuperação do exercício. É importante ressaltar que a capacidade da insulina de estimular esse processo pode ser avaliada tanto na perna descansada quanto na perna previamente exercitada.

Os pesquisadores planejam realizar perfis transcritos profundos de amostras de tecido muscular e definir correlações entre idade, sexo, IMC, variantes genéticas e perfis transcricionais para entender o impacto na regulação genética de variantes genéticas metabólicas identificadas. A fim de definir as principais vias bioquímicas afetadas pelo TBC1D4 mutante, os investigadores realizarão análises metabolômicas das amostras de biópsia muscular. A fim de identificar possíveis vias alvo afetadas pela mutação, os investigadores realizarão interactoma baseado em espectrometria de massa, bem como análises proteômicas/fosfoproteômicas. Com base nesses dados e nos dados obtidos das análises metabólicas, os investigadores poderão identificar melhor os processos metabólicos afetados envolvidos na progressão para o fenótipo diabético dos portadores de Inuit. Tais vias serão, em análises subsequentes, estudadas bioquimicamente com mais detalhes, incluindo modificações pós-traducionais adicionais (para fosforilação) (por exemplo, glicosilação), bem como expressão/atividades de enzimas-chave no metabolismo da glicose e gordura.