کشف DNA نشان می دهد که چگونه سطح قند خون سالم را بعد از غذا حفظ می کنیم

مطالعه روی DNA بیش از 55000 نفر در سراسر جهان، چگونگی حفظ سطح قند خون سالم پس از خوردن غذا را روشن کرده است، با مفاهیمی برای درک ما از اشتباه این فرآیند در دیابت نوع 2.

یافته ها، منتشر شده در ژنتیک طبیعت، می تواند به درمان های آینده دیابت نوع 2 کمک کند، که حدود 4 میلیون نفر در بریتانیا و بیش از 460 میلیون نفر در سراسر جهان را تحت تاثیر قرار می دهد.

عوامل متعددی در افزایش خطر ابتلا به دیابت نوع 2 نقش دارند، مانند سن بالاتر، اضافه وزن یا چاقی، عدم تحرک بدنی و استعداد ژنتیکی. در صورت عدم درمان، دیابت نوع 2 می تواند منجر به عوارضی از جمله مشکلات چشم و پا، آسیب عصبی و افزایش خطر حمله قلبی و سکته شود.

یک بازیگر کلیدی در ایجاد این بیماری انسولین است، هورمونی که سطح قند خون – گلوکز – را تنظیم می کند. افرادی که دیابت نوع 2 دارند نمی توانند به درستی سطح گلوکز خود را تنظیم کنند، یا به این دلیل که وقتی سطح گلوکز افزایش می یابد، مثلاً بعد از خوردن یک وعده غذایی، انسولین کافی ترشح نمی کنند، یا به این دلیل که سلول های آنها حساسیت کمتری به انسولین دارند. مقاومت به انسولین

بیشتر مطالعاتی که تا به امروز در مورد مقاومت به انسولین انجام شده است، بر وضعیت ناشتا – یعنی چندین ساعت پس از غذا – زمانی که انسولین تا حد زیادی بر روی کبد اثر می‌کند، متمرکز بوده‌اند. اما ما بیشتر وقت خود را در حالت تغذیه می گذرانیم، زمانی که انسولین بر روی ماهیچه ها و بافت های چربی ما اثر می گذارد.

تصور می شود که مکانیسم های مولکولی زمینه ساز مقاومت به انسولین پس از به اصطلاح “چالش گلوکز” – برای مثال یک نوشیدنی شیرین یا یک وعده غذایی – نقش کلیدی در ایجاد دیابت نوع 2 ایفا می کند. با این حال، این مکانیسم ها به خوبی درک نشده اند.

پروفسور سر استفان اوراهیلی، یکی از مدیران مؤسسه علوم متابولیک Wellcome-MRC در دانشگاه کمبریج، گفت: “ما می دانیم که برخی از افراد مبتلا به اختلالات ژنتیکی نادر هستند که در آنها انسولین در حالت ناشتا کاملاً طبیعی عمل می کند. در جایی که بیشتر روی کبد اثر می‌گذارد، اما بعد از غذا بسیار ضعیف عمل می‌کند، زمانی که بیشتر روی ماهیچه‌ها و چربی‌ها تاثیر می‌گذارد. چیزی که مشخص نیست این است که آیا این نوع مشکل بیشتر در جمعیت وسیع‌تر رخ می‌دهد و آیا با خطر مرتبط است یا خیر. ابتلا به دیابت نوع 2.”

برای بررسی این مکانیسم‌ها، یک تیم بین‌المللی از دانشمندان از داده‌های ژنتیکی 28 مطالعه، شامل بیش از 55000 شرکت‌کننده (که هیچ یک از آنها دیابت نوع 2 نداشتند) استفاده کردند تا به دنبال انواع ژنتیکی کلیدی باشند که بر سطح انسولین اندازه‌گیری شده دو ساعت پس از مصرف نوشیدنی شیرین تأثیر می‌گذارند.

این تیم 10 مکان جدید – ناحیه ژنوم – مرتبط با مقاومت به انسولین را پس از نوشیدنی شیرین شناسایی کردند. هشت مورد از این مناطق نیز با خطر بالای دیابت نوع 2 مشترک بودند که اهمیت آنها را برجسته می کند.

یکی از این جایگاه‌های تازه شناسایی شده در ژن کدکننده‌ی GLUT4، پروتئین حیاتی مسئول جذب گلوکز از خون به سلول‌ها پس از خوردن غذا قرار داشت. این مکان با کاهش مقدار GLUT4 در بافت عضلانی همراه بود.

برای جستجوی ژن‌های اضافی که ممکن است در تنظیم گلوکز نقش داشته باشند، محققان به خطوط سلولی گرفته شده از موش‌ها روی آوردند تا ژن‌های خاصی را در داخل و اطراف این مکان‌ها مطالعه کنند. این منجر به کشف 14 ژن شد که نقش مهمی در قاچاق GLUT4 و جذب گلوکز داشتند که 9 مورد از آنها قبلاً هرگز با تنظیم انسولین مرتبط نبودند.

آزمایش‌های بیشتر نشان داد که این ژن‌ها بر میزان GLUT4 که روی سطح سلول‌ها یافت می‌شود، احتمالاً با تغییر توانایی پروتئین برای حرکت از داخل سلول به سطح آن، تأثیر می‌گذارند. هرچه GLUT4 کمتری به سطح سلول راه پیدا کند، توانایی سلول برای حذف گلوکز از خون ضعیف تر است.

دکتر آلیس ویلیامسون، که این کار را در زمانی که دکترا بود انجام داد. دانشجوی مؤسسه علوم متابولیک Wellcome-MRC، گفت: «چیزی که در مورد این موضوع هیجان‌انگیز است این است که نشان می‌دهد چگونه می‌توانیم از مطالعات ژنتیکی در مقیاس بزرگ به درک مکانیسم‌های اساسی نحوه عملکرد بدن‌مان برویم – و به‌ویژه اینکه این مکانیسم‌ها چگونه کار می‌کنند. اشتباه است، آنها می توانند منجر به بیماری های شایع مانند دیابت نوع 2 شوند.”

با توجه به اینکه مشکلات تنظیم گلوکز خون بعد از غذا می تواند نشانه اولیه افزایش خطر ابتلا به دیابت نوع 2 باشد، محققان امیدوارند که کشف مکانیسم های دخیل در آینده منجر به درمان های جدیدی شود.

پروفسور کلودیا لانگنبرگ، مدیر مؤسسه تحقیقاتی دانشگاه مراقبت‌های بهداشتی دقیق (PHURI) در دانشگاه کوئین مری لندن و استاد پزشکی محاسباتی در مؤسسه بهداشت برلین، آلمان، گفت: «یافته‌های ما یک راه بالقوه جدید برای توسعه همچنین نشان می‌دهد که چگونه مطالعات ژنتیکی آزمایش‌های چالش پویا می‌تواند بینش‌های مهمی را ارائه دهد که در غیر این صورت پنهان می‌ماند.»