Οι ερευνητές εντόπισαν μια μηχανιστική σχέση μεταξύ των επιπέδων ψευδαργύρου στον άνθρωπο και του κινδύνου για διαβήτη τύπου 2 και λιπώδη ηπατική νόσο.
Η έρευνα, που δημοσιεύτηκε στο eLife, περιγράφεται από τους εκδότες ως μια θεμελιώδης μελέτη που προάγει ουσιαστικά την κατανόησή μας για τον ρόλο του ψευδαργύρου στο μεταβολισμό.
Οι ερευνητές παρέχουν σημαντικά στοιχεία μέσω της προηγμένης γενετικής τους ανάλυσης μεγάλου πληθυσμού και περιεκτικών εργαστηριακών μελετών για έναν πιθανό θεραπευτικό στόχο για τη μη αλκοολική λιπώδη νόσο του ήπατος και τον διαβήτη τύπου 2.
Πιο αναλυτικά, συγκλίνοντα στοιχεία έχουν δείξει ότι ο ψευδάργυρος παίζει καθοριστικό ρόλο στην παραγωγή ινσουλίνης και στο μεταβολισμό της γλυκόζης.
«Γνωρίζουμε ότι η αύξηση της πρόσληψης ψευδαργύρου βελτιώνει τον έλεγχο της γλυκόζης στο αίμα σε άτομα με προδιαβήτη ή διαβήτη τύπου 2 και τα άτομα με μετάλλαξη σε μια βασική πρωτεΐνη μεταφορέα ψευδαργύρου έχουν μειωμένο κίνδυνο διαβήτη», λέει ο πρώτος συγγραφέας Shek Man Chim, κύριος επιστήμονας στη Regeneron Pharmaceuticals των ΗΠΑ και προσθέτει:
«Ωστόσο, ο μηχανισμός για το πώς ο ψευδάργυρος επηρεάζει τα συστηματικά επίπεδα γλυκόζης στο αίμα και τον κίνδυνο διαβήτη παραμένει ασαφής».
Πώς διεξήχθη η έρευνα για τον ψευδάργυρο και τον διαβήτη
Για να διερευνήσουν λοιπόν τον προστατευτικό ρόλο του ψευδαργύρου στον διαβήτη, ο Δρ. Chim και οι συνεργάτες του εξέτασαν μεταλλάξεις απώλειας λειτουργίας από δεδομένα γενετικής αλληλουχίας που συλλέχθηκαν από μεγάλο πληθυσμό συμμετεχόντων ευρωπαϊκής καταγωγής στη μελέτη Regeneron Genetics Center-Geisinger Health System DiscovEHR.
Μέσω της διαδικασίας αυτής εντόπισαν μια σπάνια μετάλλαξη που προκαλεί απώλεια λειτουργίας σε μια πρωτεΐνη μεταφορέα ψευδαργύρου που ονομάζεται SLC39A5 και η οποία σχετίζεται με αυξημένα επίπεδα ψευδαργύρου στην κυκλοφορία.
Για να το επιβεβαιώσουν αυτό, οι επιστήμονες εξέτασαν πώς οι μεταλλάξεις απώλειας λειτουργίας στο SLC39A5 συσχετίστηκαν με τον διαβήτη τύπου 2 σε μια μετα-ανάλυση τεσσάρων πολυεθνικών ευρωπαϊκών και αμερικανικών μελετών που συνολικά περιείχαν περισσότερες από 62.000 περιπτώσεις διαβήτη και πάνω από 518.000 υγιείς συμμετέχοντες.
Αυτό επιβεβαίωσε ότι τα επίπεδα ψευδάργυρου στην κυκλοφορία του αίματος στους φορείς της μετάλλαξης απώλειας λειτουργίας SLC39A5 ήταν αυξημένα και συσχετίστηκαν με μειωμένο κίνδυνο διαβήτη.
Έχοντας εντοπίσει το SLC39A5 ως σημαντικό κλινικό σύνδεσμο μεταξύ ψευδαργύρου και διαβήτη, η ομάδα διερεύνησε τη λειτουργία του με γενετική μηχανική σε ποντίκια που δεν είχαν την πρωτεΐνη μεταφορέα ψευδαργύρου. Όπως αναμενόταν, αυτά τα ποντίκια είχαν αυξημένα επίπεδα ψευδαργύρου στο αίμα και στους ιστούς.
Όταν η ομάδα τάισε ποντίκια με δίαιτα υψηλής περιεκτικότητας σε λιπαρά και φρουκτόζη για να προκαλέσει παχυσαρκία, υπήρξε σημαντική μείωση στη γλυκόζη νηστείας σε σύγκριση με τα ποντίκια ελέγχου που τρέφονταν με την ίδια δίαιτα. Παρόμοια αποτελέσματα παρατηρήθηκαν σε ένα συγγενές μοντέλο παχυσαρκίας (ανεπάρκεια υποδοχέα λεπτίνης).
Η απώλεια του SLC39A5 οδήγησε επίσης σε μειωμένη αντίσταση στην ινσουλίνη -χαρακτηριστικό του διαβήτη όπου οι ιστοί αποτυγχάνουν να ανταποκριθούν στα σήματα ινσουλίνης που προσπαθούν να πυροδοτήσουν την πρόσληψη γλυκόζης από το αίμα.
Προστασία και για το ήπαρ
Δεδομένου ότι ο διαβήτης συμπίπτει συχνά με τη μη αλκοολική λιπώδη νόσο του ήπατος, η ομάδα διερεύνησε εάν η απώλεια του SLC39A5 προστατεύει και το ήπαρ. Όπως προσδοκούσαν οι επιστήμονες, τα ποντίκια που δεν είχαν SLC39A5 είχαν λιγότερη συσσώρευση λίπους στο ήπαρ και σε δείκτες αίματος για ηπατική βλάβη.
Επιπλέον, τα ποντίκια που δεν είχαν SLC39A5 αλλά τρέφονταν με δίαιτα με υψηλή περιεκτικότητα σε λιπαρά και φρουκτόζη είχαν επίσης λιγότερη συσσώρευση λίπους στο ήπαρ και βελτιωμένη ευαισθησία στην ινσουλίνη σε σύγκριση με τα ποντίκια ελέγχου.
Οι βελτιώσεις που παρατηρήθηκαν στο συκώτι ποντικών που δεν είχαν SLC39A5 ώθησαν τους ερευνητές να εξετάσουν εάν η απώλεια του SLC39A5 προστατεύει από την εξέλιξη της μη αλκοολικής λιπώδους νόσου του ήπατος σε μη αλκοολική στεατοηπατίτιδα, μια πιο σοβαρή ηπατική φλεγμονή που οδηγεί σε δυνητικά μη αναστρέψιμες ουλές.
Χρησιμοποίησαν μια δίαιτα υψηλής περιεκτικότητας σε λιπαρά και υψηλής χοληστερόλης για να προκαλέσουν μη αλκοολική στεατοηπατίτιδα σε ποντίκια και βρήκαν αυξημένους δείκτες ηπατικής βλάβης, σωματικού βάρους, γλυκόζης αίματος νηστείας και ηπατικής ίνωσης. Αντίθετα, τα ποντίκια που δεν είχαν SLC39A5 είχαν μειωμένους δείκτες ηπατικής βλάβης, γλυκόζη αίματος νηστείας και βελτιώσεις στη φλεγμονή και την ίνωση του ήπατος.
Μια ανησυχία που τονίστηκε από τους άλλους επιστήμονες ήταν ότι οι παρατηρούμενες διαφορές στις μεταβολικές συνέπειες της αδρανοποίησης του SLC39A5 μεταξύ αρσενικών και θηλυκών ποντικών παρέμειναν ασαφείς. Οι επιστήμονες πρέπει να το διερευνήσουν περαιτέρω, καθώς και να χαρακτηρίσουν πληρέστερα τον ρόλο του SLC39A5 στη λειτουργία των παγκρεατικών κυττάρων και στην ανοχή στη γλυκόζη.
«Η μελέτη μας παρέχει για πρώτη φορά γενετικά στοιχεία που καταδεικνύουν τον προστατευτικό ρόλο του ψευδαργύρου έναντι του υψηλού σακχάρου στο αίμα και αποκαλύπτει τη μηχανιστική βάση που κρύβεται πίσω από αυτό το αποτέλεσμα», καταλήγει ο συγγραφέας Harikiran Nistala, επικεφαλής λειτουργικής γονιδιωματικής στην Alkermes των ΗΠΑ.
«Οι παρατηρήσεις μας υποδηλώνουν ότι ο αποκλεισμός του SLC39A5 θα μπορούσε να είναι μια πιθανή θεραπευτική οδός για τον διαβήτη τύπου 2 και άλλες ενδείξεις όπου η λήψη συμπληρωμάτων ψευδαργύρου από μόνη της είναι ανεπαρκής».