Semnături moleculare personalizate ale rezistenței la insulină și diabetului zaharat de tip 2, descoperite recent

Diabetul zaharat de tip 2 reprezintă o problemă majoră de sănătate publică la nivel mondial, cu peste 500 de milioane de cazuri la nivel global, conform IDF Diabetes Atlas 2023. Această afecțiune este definită prin hiperglicemie în repaus alimentar sau postprandial, însoțită de rezistență la insulină la nivelul ficatului, țesutului adipos și mușchiului scheletic. Având o patogeneză extrem de eterogenă, evoluția bolii este influențată atât de factori genetici, cât și de cei de mediu. Studiul Universității din Copenhaga aduce o contribuție semnificativă la înțelegerea diferențelor individuale în fiziopatologia diabetului zaharat de tip 2, utilizând tehnologii avansate de proteomică și fosfoproteomică pentru a identifica semnături moleculare personalizate ale rezistenței la insulină.
Mușchiul scheletic este principala țintă a insulinei pentru absorbția glucozei și este considerat locul central al rezistenței la insulină. În ultimele decenii, cercetările s-au concentrat pe înțelegerea mecanismelor de semnalizare a insulinei, dar majoritatea studiilor au fost limitate la un număr restrâns de molecule. Nu a existat până acum o analiză sistematică și cuprinzătoare a proteomului și fosfoproteomului mușchiului scheletic uman într-un context clinic bine definit. În plus, nivelul la care variațiile individuale ale semnalizării insulinei contribuie la heterogenitatea diabetului rămânea neclar. Utilizarea proteomicii bazate pe spectrometrie de masă permite acum o analiză detaliată a acestor procese moleculare.

Despre studiu

Cercetătorii au inclus 123 de participanți împărțiți în două cohorte: o cohortă de descoperire cu 77 de persoane (43 cu toleranță normală la glucoză, 34 cu diabet zaharat de tip 2) și o cohortă de validare cu 46 de persoane. Toți participanții au fost supuși unui set detaliat de evaluări clinice și metabolice, inclusiv testul de clamp euglicemic-hiperinsulinemic, considerat standardul de aur pentru măsurarea sensibilității la insulină (valoarea M). S-au realizat biopsii musculare înainte și în timpul administrării insulinei, iar eșantioanele au fost analizate printr-o tehnologie avansată de spectrometrie de masă (DIA-PASEF).

Analiza a acoperit peste 3.000 de proteine și 15.000 de fosfosituri, evidențiind variații interindividuale importante în semnalizarea insulinei. De asemenea, distribuția fosfotirosinelor (10%) a fost remarcabil de ridicată în mușchiul scheletic comparativ cu alte țesuturi.

Rezultate

1. Proteomul și fosfoproteomul muscular prezic sensibilitatea la insulină

Variabilitatea valorii M a fost considerabilă, chiar și între indivizii din aceleași grupuri clinice, sugerând că diagnosticul de diabet nu reflectă fidel gradul de rezistență la insulină. Analiza de tip Random Forest a arătat că proteomul și fosfoproteomul au o putere predictivă superioară față de diagnosticul clinic în estimarea sensibilității la insulină (AUC până la 0.96). Corelațiile cele mai puternice au fost identificate între proteomul/fosfoproteomul în starea de repaus alimentar și parametrii de insulinorezistență (valoare M, HOMA-IR), nu cu glicemia sau HbA1c.

2. Profilul proteic al sensibilității la insulină

S-au identificat 136 de proteine corelate semnificativ cu sensibilitatea la insulină, cum ar fi:

• BDH1 (corelat pozitiv) – implicat în degradarea acidului β-hidroxibutiric.
• HSPA2 (corelat negativ) – o proteină de șoc termic.

Abundența proteinelor mitocondriale nu diferă semnificativ între grupuri, dar se corelează pozitiv cu sensibilitatea la insulină, indicând o disociere între statusul diabetic și funcția mitocondrială. Raportul izoformelor LDHA/LDHB și raportul proteinelor glicolitice/oxidative s-au dovedit predictori eficienți ai sensibilității la insulină.

3. Fosfoproteomul în repaus alimentar – un determinant esențial al sensibilității

Fosforilarea a 118 situsuri s-a corelat cu valoarea M în stare bazală, comparativ cu doar 66 în timpul stimulării insulinice. Activarea kinazelor JNK și p38 a fost asociată cu rezistența la insulină, în timp ce kinaza MAPKAPK2 a fost identificată ca regulator al fosforilării AMPKγ3 S65 – un marker unicat uman, posibil implicat direct în patogeneza rezistenței la insulină. Inhibarea MAPKAPK2 a dus la scăderea fosforilării AMPKγ3 S65 și la îmbunătățirea absorbției glucozei, sugerând potențial terapeutic.

4. Semnalizarea insulinei: conservată și disfuncțională

S-au observat 243 de fosfosituri reglate de insulină, inclusiv pe proteine clasice (TBC1D4, AKT1S1) și mai puțin studiate (PATL1). Unele situsuri fosforilate (ex. TNS2 S120, AMPKα2 S377) s-au corelat strict cu sensibilitatea la insulină doar în stare stimulată, sugerând noduri de semnalizare dinamice relevante clinic. Fosforilarea substraturilor AKT a fost conservată inclusiv în cazurile de rezistență severă, în timp ce substraturile mTOR (ex. RPTOR S863) au prezentat corelații puternice cu sensibilitatea, indicând o disociere funcțională între căile de semnalizare.

5. Diferențe moleculare între sexe

S-au identificat 110 proteine și 343 fosfosituri diferențiate între bărbați și femeile post/perimenopauzale. Femeile au prezentat o expresie crescută a proteinelor implicate în metabolismul lipidelor, în timp ce bărbații în metabolismul glucozei și fosforilarea oxidativă. Cu toate acestea, mecanismele de acțiune a insulinei și semnăturile rezistenței la insulină au fost similare între sexe, sugerând că diferențele metabolice nu influențează căile principale implicate în sensibilitatea la insulină.

Concluzii

Acest studiu oferă o cartografiere detaliată și personalizată a peisajului molecular din mușchiul scheletic în contextul rezistenței la insulină și diabetului de tip 2. Principalele concluzii includ:

• Diagnosticul clinic tradițional este insuficient pentru a descrie variațiile moleculare ale sensibilității la insulină.
• Profilul proteic și fosfoproteic în stare de repaus este puternic asociat cu sensibilitatea la insulină, mai mult decât răspunsul acut la insulină.
• Fosforilarea AMPKγ3 S65 este un nou marker specific uman, cu potențial terapeutic.
• Heterogenitatea bolii impune o abordare de medicină personalizată, bazată pe profiluri moleculare și nu doar pe clasificări clinice tradiționale.

Această cercetare deschide calea spre dezvoltarea de strategii terapeutice țintite, care să țină cont de complexitatea și diversitatea biologiei moleculare în diabetul zaharat de tip 2.