صحتك كير صحة، علاج، وقاية
مقالات مشابهة
أنتج الباحثون صورة شاملة لإشارات الأنسولين لدى الفئران، واقترحوا أنها تتشكل من خلال التأثيرات المتشابكة للوراثة والنظام الغذائي.
البحث، الذي نشر اليوم كمطبعة أولية تمت مراجعتها في eLife، وصفها المحررون بأنها دراسة أساسية ذات أهمية كبيرة. ويقولون إن المؤلفين يتشاركون أدلة دامغة تلقي الضوء على التفاعل بين السمات الوراثية والظروف البيئية في تشكيل إشارات الأنسولين في العضلات الهيكلية – وهو منظم حاسم لعملية التمثيل الغذائي.
توفر الدراسة أيضًا أداة فريدة لتقييم نطاق الفسفرة في تفاعلات الأنسولين، ومن المتوقع أن تكون مصدر إلهام لمزيد من الأبحاث حول أمراض التمثيل الغذائي والسكري.
يقول المؤلف الرئيسي جوليان فان جيروين، أثناء الدراسة وهو طالب جامعي في الكلية: “إن مقاومة الأنسولين – فشل الأنسولين في تعزيز امتصاص الجلوكوز في الأنسجة المستهدفة – تنجم عن عوامل وراثية وبيئية مثل تاريخ العائلة والوجبات الغذائية ذات السعرات الحرارية العالية”. دكتوراه في علوم الحياة والبيئة، جامعة سيدني، أستراليا. “على الرغم من أن مقاومة الأنسولين هي مقدمة رئيسية للأمراض الأيضية، بما في ذلك مرض السكري من النوع 2، إلا أن أساسها الميكانيكي لا يزال دون حل.”
يخبر الأنسولين الجسم عادةً بامتصاص الجلوكوز (السكر) من مجرى الدم عبر مسار إشارات معقد وديناميكي. يتم تمكين هذه الإشارات من خلال عملية تسمى الفسفرة – إضافة مجموعة الفوسفات إلى البروتين في موضع محدد للغاية (يسمى الفوسفوسيت).
يُعتقد أن إشارات الأنسولين تتحكم في الآلاف من الفوسفوسيتات، لكن الكثير منها لا يزال غير مشخص. بالإضافة إلى ذلك، على الرغم من أنه من المعروف أن الأفراد يختلفون بشكل كبير في استجابتهم الفسيولوجية للأنسولين، إلا أنه لا يزال من غير الواضح كيف تؤثر الوراثة أو النظام الغذائي على حالة الفسفرة في البروتينات الخلوية – المعروفة أيضًا باسم البروتين الفوسفوري.
ولمعالجة هذه المشكلة، قام فان جيروين وزملاؤه بدراسة فئران ذات خلفيات وراثية جيدة التوصيف ولكن مختلفة، حتى يتمكنوا من فك رموز التأثيرات المحددة للوراثة والنظام الغذائي على إشارات الأنسولين.
قاموا بإطعام خمس سلالات من الفئران إما نظامًا غذائيًا طبيعيًا أو نظامًا غذائيًا عالي الدهون والسكر، وأخذوا عينات من عضلاتهم الهيكلية – الموقع الذي يمتص أكبر قدر من الجلوكوز الناتج عن الأنسولين بعد تناول الطعام. ثم قاموا بقياس الفسفرة لآلاف البروتينات الموجودة في كل عينة عضلية باستخدام قياس الطيف الكتلي. وقد استعاد تحليلهم العديد من الفوسفوسيتات المعروفة التي تنظم الأنسولين، والعديد من المواقع الجديدة التي لم تكن مرتبطة سابقًا بإشارات الأنسولين.
ولاستكشاف تأثير التنوع الجيني والبيئي، طور الفريق خوارزمية لتحليل التغييرات التي يمكن أن تعزى إلى الوراثة، أو النظام الغذائي، أو مزيجهما. تأثر ما يقرب من نصف جميع الفوسفوسيتات المنظمة للأنسولين بسلالة الفئران عند تغذيتها بنظام غذائي عادي، إما أن تكون استجابتها أقوى أو أضعف للأنسولين. بشكل عام، أظهرت كل خلفية وراثية بصمة فريدة لإشارة الأنسولين.
على النقيض من ذلك، على الرغم من وجود تغييرات في إشارات الأنسولين الناجمة عن النظام الغذائي، فإن الغالبية العظمى منها تشكلت من خلال الخلفية الجينية للفئران. حتى أن العديد من الفوسفوسيتات تغيرت في الاتجاه المعاكس بين سلالات متعددة، مما يسلط الضوء على أن التأثيرات الجزيئية لنظام غذائي عالي الدهون يتم التحكم فيها بقوة عن طريق الوراثة.
ولاستكشاف ما إذا كانت هذه التغييرات في الفسفرة بمثابة استجابة متغيرة للأنسولين في الفئران، قام الفريق أيضًا بقياس امتصاص الجلوكوز في نفس العضلات المستخدمة في تحليل البروتينات الفسفورية. من خلال ربط جميع الفوسفوسيتات المنظمة للأنسولين مع مستوى امتصاص الجلوكوز، قام الباحثون بتضييق نطاق البحث على مجموعة من الفوسفوسيتات الرئيسية التي من المحتمل أن تتحكم في استجابة الأنسولين. وبإلهام من أحد هذه الفوسفوسيتات، وجد الفريق أن تعديل بروتين معين يمكن أن يعكس مقاومة الأنسولين في نموذج قائم على الخلايا.
ويشير المؤلفون إلى أن التغيرات الجينية والتغيرات الناجمة عن النظام الغذائي في الفسفرة لا يمكن التنبؤ بها إلى حد كبير من خلال النموذج الحالي لمسار إشارات الأنسولين. وهذا يسلط الضوء على أن معرفتنا بهذا المسار ما زالت بعيدة عن الاكتمال، ويقولون إن الخطوة التالية هي دراسة الآليات الجزيئية الحيوية الأساسية التي يمكن أن تربط التغييرات المشتركة. ويشيرون أيضًا إلى أن دمج إناث الفئران مع نطاق أوسع من الخلفيات الجينية سيعزز أبحاثهم.
يوضح المؤلف الرئيسي ديفيد جيمس، الأستاذ في كلية علوم الحياة والبيئة وكلية الطب والصحة بجامعة سيدني: “إن مشهد فسفرة البروتين واسع ومعقد، يشبه سماء الليل المليئة بالنجوم”. “لقد سعت العديد من الفرق إلى تنظيم هذه النجوم في مجموعات ورسم تلك التي تنهار بسبب المرض. ومع ذلك، استخدم معظمها فقط خطوط الخلايا وحيوانات المختبر ذات الخلفيات الجينية المحدودة.”
“في هذه الدراسة، عندما قمنا بفحص التنوع الجيني والبيئي – كما يحدث في البشر – لاحظنا إعادة ترتيب كاملة لسماء الليل، تميزت بتلاشي الكوكبات المألوفة وظهور مجرات جديدة تمامًا. لنفهم حقًا كيف “إن الأمراض التي تظهر من انحرافات الإشارة، يجب علينا التكيف مع هذا التعقيد المكتشف حديثا. ويوفر عملنا منصة انطلاق للدراسات المستقبلية لمعالجة هذا التعقيد فيما يتعلق بمقاومة الأنسولين ومرض السكري. ”
