Генът VPS39 предизвиква слабост в мускулите при пациенти с диабет тип 2

Характерно за болните от диабет тип 2 е, че страдат от недостиг на сила, а способността на мускулите им да усвояват глюкоза е увредена.

По данни на Центровете за контрол и превенция на заболяванията само на територията на САЩ повече от 34 милиона души са диагностицирани с диабет, а 90-95% от тях – конкретно с тип 2.

Клетките на диабетиците не реагират толкова добре на инсулин – хормонът, който позволява на тъканите в тялото да усвояват глюкозата от кръвта.

Един от ранните симптоми на диабет тип 2 е слабият захват. От друга страна, в някои изследвания се твърди, че упражненията за издръжливост могат да намалят риска от развитие на болестта.

Ново проучване на екип от университета „Lund“ в Малмьо, Швеция, разкрива една от причините за слабостта в мускулите при хората с диабет тип 2.

Обикновено физическите упражнения и нараняванията активират незрелите все още клетки в мускулната тъкан, които се наричат мускулни стволови клетки. Те се размножават и узряват, като се превръщат в мускулни влакна. Процесът е известен като миогенеза и води до възстановяване на мускулите.

Според шведските учени при пациентите с диабет мускулната тъкан не се възстановява правилно, защото не произвежда достатъчно от важен за организма протеин.

Автофагия

Белтъкът VPS39 е част от сложен молекулен механизъм, чрез който клетките се пречистват от увредените компоненти, като ги използват за образуването на нови, за да се регенерират. Процесът по „пречистване“ от ненужните и увредени клетъчни компоненти се нарича автофагия, или „самоизяждане“.

Генът, с чиято помощ се произвежда протеина VPS39, е по-малко активен в мускулните клетки на пациентите с диабет тип 2. Оттам са нарушава и способността им да генерират нови мускулни влакна и да усвояват глюкозата от кръвта.

Шарлът Линг, автор на проучването и професор по епигенетика в университета в Малмьо, пояснява: „Генът е много важен в етапа, когато мускулите абсорбират захарта от кръвта и се развиват. Екипът ни за първи път открива връзка между него и диабет тип 2.“

Резултатите са публикувани в списание „Nature Communications“.

Потискане на гена, отговарящ за възстановяване на мускулите

Проф. Линг и колегите й работят в областта на епигенетиката, която разглежда причините за активирането и деактивирането (заглушаването) на гените по време на клетъчното развитие.

Епигенетичните промени се дължат на външни фактори, свързани със заобикалящата среда, или на начина, по който се развиват самите клетки. Заболяване, редовни физически натоварвания и спазването на хранителен режим също могат да доведат до такива изменения в мускулите и други тъкани в човешкото тяло. При хората с диабет тип 2 се наблюдават епигенетични промени, които заглушават действието на гена VPS39 и му пречат да произведе съответния протеин.

Изследователите сравняват биопсии от мускули, взети от 14 души със заболяването и други 14 здрави доброволци, които сформират контролната група. Всички са от един пол, на приблизително еднаква възраст и със сходен ИТМ.

Въпреки че учените отглеждат мускулните стволови клетки и ги превръщат в зрели при едни и същи лабораторни условия, активността на 20 от гените се различава при представителите на двете групи. Според тях диабетът причинява епигенетичните промени в тези гени, които се отразяват на експресията им.

Сред двайсетте гена е и VPS39, а, както вече стана ясно, той участва в процеса на автофагия по време на клетъчното развитие.

Каква е ролята на протеина VPS39 за регенерацията на мускулите?

На следващ етап от изследването си експертите потискат действието на VPS39 в здравите мускулни стволови клетки, за да оценят ролята му при възстановяването на мускулите.

Когато клетките вече не могат да произвеждат белтъка VPS39, настъпват промени, много близки до тези при пациентите с диабет тип 2. Крайният резултат е, че те не успяват да се доразвият и превърнат в зрели мускулни клетки.

Съавторът на изследването Юхана Сел Серневи също от университета „Lund“ разказва: „Мускулните стволови клетки, на които липсва протеинът VPS39 заради променен епигенетичен механизъм, нямат метаболизма, присъщ за клетките в здравите участници. Затова тяхното развитие спира или просто умират.“

Изследователите решават да проверят дали промените, наблюдавани при диабетиците, настъпват и при лабораторни мишки с генни модификации, при които също има дефицит на белтъка VPS39, като резултатите потвърждават съществуването на взаимовръзка между него и регенерацията на мускулите. И при животните те откриват нарушена способност за разграждане на глюкозата, изменения в начина на протичане на автофагията и узряването на мускулните клетки.