TBC1D4 在运动和胰岛素诱导的人体骨骼肌葡萄糖代谢中的作用

最近发现了基因 TBC1D4 中常见的格陵兰无义 p.Arg684erTer 变体（其中精氨酸被终止密码子取代）。 该变体的等位基因频率为 17%。 这种 TBC1D4 变体的纯合子携带者葡萄糖耐量受损，患 T2D 的风险增加 10 倍。 研究人员建议对携带零个或两个 TBC1D4 变体等位基因的成年因纽特人进行全面的代谢表型分析。 研究人员假设，骨骼肌中 TBC1D4 的调节对于调节运动期间、生理胰岛素刺激期间的葡萄糖摄取以及急性运动提高胰岛素敏感性以调节人体葡萄糖代谢的能力至关重要。

我们在当前项目中的总体目标是：

1. 确定 TBC1D4 p.Arg684Ter 变体是否影响运动期间和生理胰岛素刺激期间骨骼肌中葡萄糖摄取的调节。
2. 确定 TBC1D4 p.Arg684Ter 变体对急性运动对胰岛素敏感骨骼肌调节葡萄糖代谢能力的影响。
3. 定义受 p.Arg684Ter 变体影响的代谢途径，以确定导致因纽特人携带者糖尿病表型的因果因素。

产生的知识将有助于为携带者中 T2D 频率增加提供额外的解释性线索。

研究人群：

因纽特人健康转型 (IHIT) 研究是一项针对西格陵兰岛和东格陵兰岛成年人的研究。 通过分层随机抽样选择参与者，并在 1999-2010 年使用临床程序、生物材料抽样和问卷调查收集数据。 为了实现这一目标，研究人员将对携带从该队列中招募的 TBC1D4 p.Arg684Ter 变体的零个 (n=10) 或两个 (n=10) 等位基因的因纽特人进行全面的代谢表型分析。 基于 TBCD14 变体纯合子携带者和非携带者之间的先前研究 (6) 中口服葡萄糖耐量试验 (OGTT) 期间发现的血浆葡萄糖水平 1.2 SD 的影响，研究人员在 p=招募 10 个纯合子携带者和 10 个非携带者时为 0.05。

方法：

IHIT 队列的基因分型已经进行。 因此，研究人员可以根据已知的基因型为本研究重新召集研究参与者。 研究人员打算对携带 TBC1D4 点突变的受试者和按年龄、性别和 BMI 匹配的对照受试者进行高侵入性生理学研究。 参与者将是通过 IHIT 队列登记 (n=4,200) 招募的非糖尿病（25-50 岁）男性。 招募、筛选和初步临床研究（口服葡萄糖耐量测试和体育锻炼测试，包括定制单腿自行车测力计）将在格陵兰岛进行。 如下所述，该研究最具侵入性的部分将在丹麦哥本哈根进行。

在哥本哈根逗留期间，参与者将在干预研究前 3 天接受能量匹配的标准化饮食。 在研究日，参与者将在禁食过夜后到达实验室。 导管将放置在股静脉 (V) 和一根股动脉 (A) 中。 将从一条腿（休息腿）的股外侧肌获得肌肉活检。 然后，参与者将进行一个小时的单腿膝伸肌锻炼，将另一条腿作为休息控制腿。 运动后立即从运动腿上进行活检，参与者将在禁食状态下休息 3 小时，然后进行第三组肌肉活检（双腿）和一次腹部皮下脂肪活检。 随后，将在 2 小时生理性高胰岛素正常血糖钳夹期间评估胰岛素敏感性。 在钳夹结束时，将获得最后一组活检（两条腿）和一个腹部皮下脂肪活检。 在整个研究日，动脉和静脉血液/血浆样本的采样允许估计两条腿的底物提取。 此外，通过超声多普勒技术测量动脉血流量将允许在运动前、运动期间和运动恢复期间最终计算两条腿的底物摄取/释放。 重要的是，胰岛素刺激这些过程的能力可以在休息和之前锻炼过的腿中进行评估。

研究人员计划对肌肉组织样本进行深度转录分析，并确定年龄、性别、BMI、遗传变异和转录谱之间的相关性，以了解已识别的代谢遗传变异对基因调控的影响。 为了确定受突变 TBC1D4 影响的关键生化途径，研究人员将对肌肉活检样本进行代谢组学分析。 为了确定受突变影响的推定靶向通路，研究人员将进行基于质谱的相互作用组学以及蛋白质组学/磷酸化蛋白质组学分析。 根据这些数据和从代谢分析中获得的数据，研究人员将能够更好地识别因纽特人携带者糖尿病表型进展过程中受影响的代谢过程。 这些途径将在随后的分析中进行更详细的生物化学研究，包括额外的（磷酸化）翻译后修饰（例如 糖基化）以及葡萄糖和脂肪代谢中关键酶的表达/活性。