Object
Title: Mechanizmy epigenetyczne jako nowe czynniki ryzyka rozwoju neuropatii cukrzycowej w cukrzycy typu 1
Abstract:
Cukrzyca typu 1 (T1DM) jest przewlekłą chorobą metaboliczną, w której obserwowany jest bezwzględny niedobór endogennej insuliny. Leczeniem z wyboru jest dożywotnie podawanie egzogennej insuliny we wstrzyknięciach podskórnych. Zapadalność na cukrzycę, w tym T1DM zwiększa się w ostatnich latach, a niedostateczna kontrola metaboliczna może prowadzić do rozwoju jej ostrych lub przewlekłych powikłań, których ryzyko wzrasta wraz z czasem trwania cukrzycy. Zgodnie z zaleceniami Polskiego Towarzystwa Diabetologicznego profilaktyka rozwoju powikłań przewlekłych cukrzycy jest jednym z priorytetów opieki nad pacjentem z cukrzycą. Neuropatia cukrzycowa, najczęściej obserwowane powikłanie przewlekłe, dzieli się na polineuropatie uogólnione (w tym neuropatię autonomiczną) oraz neuropatie ogniskowe. Neuropatia autonomiczna dotyczy kontroli funkcjonowania układów wewnętrznych jak: sercowonaczyniowego (CAN), przewodu pokarmowego, czy moczowo-płciowego. Wystąpienie CAN wiąże się z istotnie wyższym ryzykiem zgonu z przyczyn sercowo- naczyniowych, oraz znacznym skróceniem okresu przeżycia pacjentów z T1DM w porównaniu do chorych bez tego powikłania. Referencyjną metodą diagnostyczną służącą do rozpoznawania CAN jest bateria testów Ewinga. Zgodnie z aktualnymi zaleceniami PTD testy w kierunku CAN powinny być wykonywane u wszystkich pacjentów z T1DM w ramach screeningu corocznie po pięci ; u latach od rozpoznania cukrzycy. Do czynników ryzyka rozwoju neuropatii cukrzycowej należą: czas trwania cukrzycy, brak wyrównania metabolicznego, stres oksydacyjny i przewlekły proces zapalny. Wieloletnie i wieloośrodkowe badania (UKPDS i DCCT) wykazały, że poprawa wyrównania metabolicznego; poprzez zastosowanie intensywnej insulinoterapii u osób z cukrzycą; istotnie zmniejsza częstość przewlekłych powikłań. Z drugiej strony osoby, którym zintensyfikowano leczenie z opóźnieniem, pomimo optymalizacji wyrównania metabolicznego, nadal częściej rozwijały powikłania przewlekłe w porównaniu z grupą od początku leczoną intensywną insulinoterapią. Sytuacja ta została opisana pośród pacjentów badania EDIC, które było kontynuacją obserwacji losów pacjentów z badania DCCT. Na podłożu tych obserwacji wysunięto teorię „pamięci metabolicznej” hiperglikemii u pacjentów z DM, która miała indukować patologiczne procesy w organizmie chorych, pomimo optymalizacji leczenia. Obserwacja ta przyczyniła się do rozwoju badań nad rolą innych, niż genetyczne, mechanizmów w etiopatogenezie chorób, cukrzycy i jej powikłań. Badania różnych populacji i obserwacje bliźniąt monozygotycznych potwierdziły rolę nie tylko genetyki ale też epigenetyki, definiowanej obecnie poprzez liczne procesy związane z kontrolą ekspresji genów w wyniku modyfikacji materiału genetycznego, niezwiązane ze zm ; ianami sekwencji nukleotydów w DNA, jak np. zmiana poziomu metylacji DNA. W ostatnim czasie pojawia się coraz więcej doniesień na temat czynników epigenetycznych warunkujących rozwój cukrzycy i jej przewlekłych powikłań. Związek odmiennego profilu metDNA z degeneracją włókien nerwowych został opisany u pacjentów z T2DM i cukrzycową neuropatią obwodową. Należy zaznaczyć, że uprzednie prace dotyczą głównie T2DM. Brak jest natomiast informacji o wpływie powyższych mechanizmów epigenetycznych na rozwój neuropatii, a w szczególności CAN u pacjentów z T1DM. Biorąc pod uwagę wiele pytań i wątpliwości co do mechanizmów „pamięci metabolicznej” wiodących do rozwoju i progresji przewlekanych powikłań narządowych; celem niniejszej pracy było sprawdzenie hipotezy, czy mechanizmy epigenetyczne mają wpływ na rozwój autonomicznej CELE Celem ogólnym rozprawy doktorskiej było sprawdzenie hipotezy, czy wybrane mechanizmy epigenetyczne mają wpływ na rozwój autonomicznej neuropatii cukrzycowej układu sercowo-naczyniowego u pacjentów z cukrzycą typu 1. Cele szczegółowe obejmowały: 1. Przegląd dotychczasowej wiedzy na temat etiopatogenezy, objawów i najnowszych badań klinicznych dotyczących neuropatii autonomicznej układu sercowo-naczyniowego w przebiegu cukrzycy, głównie typu 1. 2. Oszacowanie częstości występowania neuropatii autonomicznej układu sercowo-naczyniowego, w kontek ; ście modelu (wielokrotne wstrzyknięcia vs ciągły podskórny wlew insuliny) leczenia oraz kontroli metabolicznej oraz charakterystyka kliniczna pacjentów poszczególnych grup terapii T1DM. 3. Określenie możliwych zmian ekspresji genów wchodzących w skład szlaków molekularnych, które mogą odpowiadać za inicjację destrukcji tkanki nerwowej w przebiegu cukrzycy typu 1. 4. Sprawdzenie hipotezy, czy metylacja DNA (jeden z mechanizmów epigenetycznych) bierze udział w regulacji ekspresji genów odpowiedzialnych za destrukcję/ regenerację komórek nerwowych i może odgrywać kluczową rolę w patogenezie neuropatii cukrzycowej, w oparciu o model DNA komórek krwi obwodowej. METODYKA I WYNIKI BADAŃ 1. Cardiovascular autonomic neuropathy in the course of diabetes - the review of actual knowledge. Gastoł J, Pawliński Ł, Kieć-Wilk B. Postepy Biochem. 2019 Dec 30;65(4):306-312. doi: 10.18388/pb.2019_287. Review. Polish. (praca poglądowa) Praca stanowiła przegląd dostępnej literatury na temat etiopatogenezy, diagnostyki, objawów, oraz możliwości terapeutycznych CAN. Poza dobrze ugruntowanymi czynnikami ryzyka jak odsetek HbA1c, czy czas trwania cukrzycy istotne znaczenie w etiopatogenezie neuropatii ma również epigenetyczna dysregulacja ekspresji genów, której wyrazem może być m. in. odmienny profil metDNA. Złotym standardem diagnostycznym pozostaje przeprowadzenie testów z użyci ; em tzw. baterii Ewinga. Metoda ta pozwala na ocenę funkcjonowania zarówno układu współczulnego jak i przywspółczulnego. Diagnozę CAN stawia się wówczas gdy min. 2 z wymienionych testów są nieprawidłowe. Ponadto o zaawansowaniu tego przewlekłego powikłania DM świadczy ilość nieprawidłowych testów (staging). 2. Is treatment of type 1 diabetes mellitus (insulin therapy, metabolic control) optimal for preventing cardiovascular autonomic neuropathy? Pawliński Ł, Gastoł J, Fiema M, Matejko B, Kieć-Wilk B. Endokrynol Pol. 2019;70(4):323-329. doi: 10.5603/EP.a2019.0011. (praca oryginalna) Praca była oceną retrospektywną grupy 93 pacjentów leczonych w tutejszej Klinice w latach 2011-2015. Stosowanym modelem terapeutycznym była intensywna insulinoterapia z wykorzystaniem wielokrotnych wstrzyknięć insuliny (MDII) lub ciągłego podskórnego wlewu insuliny (CSII). Parametry biochemiczne oceniane były na podstawie próbki krwi żylnej i moczu oddanego w godzinach porannych. Do oceny obecności i zaawansowania CAN zastosowano baterię testów Ewinga. W grupie pacjentów z T1DM leczonych CSII, neuropatia autonomiczna występowała istotnie rzadziej niż w grupie leczonej klasycznie penami insulinowymi, (p<0,001). Retrospektywny wskaźnik wyrównania metabolicznego (HbA1c) był istotnie niższy w grupie pacjentów leczonych CSII (HbA1c 7,44±1,14% vs 8,55±1,67 p=0,049). Pacjenci, u któryc ; h zdiagnozowano CAN cechowali się dłuższym czasem trwania cukrzycy oraz współwystępowaniem przewlekłej choroby nerek. Ponadto w analizowanej populacji 87% pacjentów powyżej 40 r.ż. cechowało się podwyższonymi wartościami cholesterolu LDL, a ponad 70% pacjentów miało również podwyższony poziom cholesterolu non-HDL. Pacjenci leczeni CSII cechowali się istotnie statystycznie niższymi poziomami trójglicerydów. Zastosowanie nowoczesnych technologii w leczeniu T1DM pomaga osiągnąć lepszą kontrolę metaboliczną i co za tym idzie zmniejszyć ryzyko rozwoju przewlekłych powikłań, w tym również CAN. 3. Specific gene expression in type 1 diabetic patients with and without cardiac autonomic neuropathy. Gastol J, Polus A, Biela M, Razny U, Pawlinski L, Solnica B, Kiec-Wilk B. Sci Rep. 2020 Mar 27;10(1):5554. doi: 10.1038/s41598-020-62498-7. (praca oryginalna) Do badania zakwalifikowano 60 pacjentów z T1DM, grupę kontrolną stanowiło 20 zdrowych ochotników. Diagnozę CAN udokumentowano na podstawie testów z wykorzystaniem baterii Ewinga. Średni czas trwania cukrzycy wynosił 15 lat. Analiza mikromacierzy, potwierdzona qRTPCR wykazała istotną aktywację ekspresji genów kodujących białka w procesach autofagii, funkcji mitochondriów, genów regulatorowych (mTOR, GABARAPL2), apoptozy, stresu retikulum endoplazmatycznego oraz procesów zapalanych w grupie pacjentów z T1DM w porównan ; iu do grupy kontrolnej. Z drugiej strony obserwowano zahamowanie ekspresji genów enzymów proteolitycznych lizosomów (katepsyn) oraz genu kodującego podjednostkę białka budującego H+- ATPazę membrany lizosomów. Nie wykazano natomiast istotnych różnic w ekspresji genów pomiędzy pacjentami z T1DM+CAN a pacjentami z T1DM-CAN. Analiza mikromacierzy porównująca pacjentów z T1DM i grupą kontrolną, wykazała aktywację genów kodujących enzymy zaangażowane w naprawę DNA, jak również inhibicję ekspresji białek I i III kompleksu jako dowód upośledzonej funkcji mitochondriów. Analiza ekspresji genów wykazała aktywację szlaków związanych z procesem zapalnym, co potwierdzono oznaczeniem poziomu Il-6. W grupie chorych z T1DM obserwowano wyższe stężenie IL-6. Obserwowane zmiany ekspresji genów i aktywacji wewnątrzkomórkowych szlaków metabolicznych dają spójny obraz istotnej roli stresu oksydacyjnego w przebiegu stanu zapalnego oraz aktywacji apoptozy i degeneracji neuronów, stanowiąc istotny czynnik odpowiedzialny za patogenezę i postęp cukrzycowej neuropatii autonomicznej u chorych z T1DM. Znaczenie stanu zapalnego, potwierdzonego podwyższonym poziomem markera Il-6 w patomechanizmie neuropatii autonomicznej układu sercowonaczyniowego zostało wykazane również u pacjentów z należycie leczoną cukrzycą typu 1. 4. Epigenetic mechanism in search for the pathomechanism of diabetic ; neuropathy development in diabetes mellitus type 1 (T1DM). Gastoł J, Kapusta P, Polus A, Pitera E, Biela M, Wołkow P, Pawliński Ł, Kieć-Wilk B. Endocrine. 2020 Apr;68(1):235-240. doi: 10.1007/s12020-019-02172-9. Epub 2020 Jan 4. (praca oryginalna) Do badania zakwalifikowano 24 pacjentów z T1DM+CAN, 25 pacjentów z T1DM-CAN oraz 25 zdrowych ochotników. Badanie jednoośrodkowe, homogenna grupa chorych (T1DM) leczonych intensywną insulinoterapią. Diagnostykę w kierunku CAN przeprowadzono z wykorzystaniem baterii testów Ewinga (ProSciCard). Materiał DNA uzyskano z próbek krwi żylnej pobieranej na czczo w godzinach porannych, następnie poddano bisulfonacji i hybrydyzacji z wykorzystaniem Infinium Methylation EPIC Kit, Illumina i zobrazowano dzięki Illumina HiScan. Zmiany ekspresji wyselekcjonowanych genów zweryfikowano używając qRT-PCR. Amplifikację przeprowadzono z wykorzystaniem ciągłej detekcji fluorescencji 7900 HT Fast Real-Time PCR system (Thermo Fisher Scientific). Charakterystyka kliniczna badanej populacji wykazała istotnie niższy odsetek HbA1c wśród pacjentów bez neuropatii, ponadto częstszym modelem terapeutycznym w tej grupie był CSII. Analiza poziomu specyficznej metylacji DNA wykazała istotne różnice w regionach genów odpowiedzialnych za regenerację włókien nerwowych (NINJ2) oraz funkcjonowanie komórek nerwowych (BRSK2, CLDN4). W porównaniu do pac ; jentów bez rozpoznanej neuropatii sercowo-naczyniowej, chorzy z grupy CAN+ charakteryzowali się istotnie wyższym poziomem metylacji NINJ2 oraz niższym poziomem metylacji BRSK2 i CLDN4 5’UTR. QRT-PCR potwierdziło słabszą ekspresję NINJ2 i CLDN4 u pacjentów CAN+. Odmienny profil metylacji DNA genów odpowiedzialnych za rozwój i regenerację włókien nerwowych u pacjentów z T1DM i neuropatią autonomiczną układu sercowo-naczyniowego wydaje się potwierdzać rolę mechanizmów epigenetycznych zaangażowanych w „pamięć metaboliczną’, promując rozwój neuropatii autonomicznej, przewlekłego powikłania cukrzycy typu 1. Z uwagi na specyfikę tkanki nerwowej dalsze badania na hodowlach tkankowych są wskazane, by lepiej poznać mechanizmy regulacyjne genów związanych z degeneracją i regeneracją (RAGs) neuronów.
Place of publishing:
Level of degree:
Degree grantor:
Rada Dyscypliny Nauki medyczne
Promoter:
Date issued:
Identifier:
Call number:
Language:
Access rights:
Object collections:
Last modified:
Mar 22, 2024
In our library since:
Mar 1, 2023
Number of object content hits:
0
Number of object content views in PDF format
0
All available object's versions:
http://dl.cm-uj.krakow.pl:8080/publication/4958
Show description in RDF format:
Show description in OAI-PMH format:
| Edition name | Date |
|---|---|
| ZB-136156 | Mar 22, 2024 |
Objects
Similar
Gastoł, Joanna
Wójcik, Małgorzata Anna
Wasyl-Nawrot, Barbara
Kosiniak-Kamysz, Władysław
Ciechanowska, Marta
Frey, Jakub
Błaut-Szlósarczyk, Anita
Dudzik, Paulina
