ДНК «помнит» плохой контроль уровня глюкозы в крови при диабете

Исследование показало, как плохое управление уровнями глюкозы в крови у людей с диабетом 1 типа может увеличить риск осложнений спустя десятилетия.

По данным Центров по контролю и профилактике заболеваний (CDC), в 2016 году около 1,3 миллиона взрослых в Соединенных Штатах, или около 0,55% взрослого населения, страдали диабетом 1 типа.

В начале заболевания иммунная система разрушает клетки поджелудочной железы, которые вырабатывают инсулин. В результате люди с этим заболеванием не могут генерировать достаточно инсулина, чтобы регулировать количество глюкозы или сахара, циркулирующих в их крови.

Со временем, высокий уровень глюкозы в крови, проблема, называемая гипергликемией, может повредить ткани во всем теле, включая глаза, почки, нервную систему и сердечно-сосудистую систему.

Даже если человек регулирует уровень глюкозы в крови в более позднем возрасте, ранние эпизоды плохого контроля гликемии могут иметь постоянные последствия, увеличивая риск развития осложнений. Врачи давно распознали это явление, известное как метаболическая память, но его причины плохо изучены.

Исследования на животных моделях диабета выявили эпигенетические изменения, которые влияют на активность определенных генов без изменения их последовательностей ДНК. Изменения могут быть вызваны заболеванием или факторами, связанными с окружающей средой или образом жизни человека.

Однако прямых доказательств того, что эпигенетические изменения влияют на риск осложнений диабета, у людей не было.

Однако теперь ученые, возглавляемые группой из Научно-исследовательского института Бекмана в городе Хоуп, в Дуарте, Калифорния, обнаружили сильную связь между ранними эпизодами плохого контроля гликемии, эпигенетическими изменениями и осложнениями диабета спустя годы.

Генетические выключатели и диабет 1 типа

Ученые представили тип эпигенетической модификации, называемой метилированием ДНК из клеток в заархивированных образцах крови. Метилирование отключает гены, не давая им продуцировать белки, которые они кодируют.

Образцы крови были собраны примерно 2 десятилетия назад у пациентов с диабетом, которые тщательно контролировались в рамках испытаний по контролю и осложнениям диабета (DCCT). Это исследование показало, что у людей, которые держали свои уровни глюкозы в крови близко к нормальному диапазону, было значительно меньше диабетических осложнений в течение 10 лет исследования.

Исследователи, стоящие за текущим исследованием, проанализировали ДНК в образцах от 499 случайно отобранных участников DCCT, которые впоследствии были включены в последующее исследование под названием «Эпидемиология диабетических вмешательств и осложнений».

Они искали связь между тем, насколько хорошо пациенты контролировали уровень глюкозы в крови во время более раннего испытания, метилированием ДНК в конце этого испытания и развитием осложнений диабета в течение следующих 18 лет.

В частности, они сосредоточены на повреждении сетчатки глаза, называемой ретинопатией, которая может привести к слепоте, и повреждении почек, называемой нефропатией, которая может привести к почечной недостаточности.

Команда обнаружила связь между ранним контролем уровня глюкозы в крови и метилированием в 186 участках ДНК участников. Многие из этих участков были в генах, которые, как известно, вовлечены в осложнения диабета.

Эпигенетические изменения в совокупности составляли не менее 68% ассоциации с последующей диабетической ретинопатией и до 97% ассоциации с диабетической болезнью почек.

Другими словами, полученные данные свидетельствуют о том, что эпигенетические изменения в ДНК являются тем, что составляют метаболическую память у людей с диабетом 1 типа.

«Хотя ранее сообщалось о связи между эпигенетикой и диабетом и связанными с этим осложнениями, это первое крупномасштабное исследование диабета 1-го типа, показавшее, что предшествующий анамнез высоких уровней глюкозы может вызывать постоянные изменения в метилировании ДНК для облегчения метаболической памяти и запуска будущих диабетических осложнений», — старший автор, профессор Рама Натараджан

Планы на будущее

Полученные результаты открывают ряд возможных способов улучшить лечение диабета.

Врачи могут однажды использовать эпигенетические изменения как раннее предупреждение о будущих осложнениях, побуждая их рекомендовать профилактические меры.

Кроме того, гены, на которые воздействует метилирование ДНК, обеспечивают указатели для новых мишеней для лечения или предотвращения осложнений. Профессор Натараджан сотрудничает с Нагараджаном Вайдехи, заведующим кафедрой вычислительной и количественной медицины в институте, и ее группой, чтобы изучить эти возможности.

Кроме того, проф. Натараджан и Чжуо Чен, которые вели настоящее исследование, планируют изучить эпигенетику других долгосрочных осложнений диабета 1 типа.

Кроме того, они будут искать возможные способы обратить вспять метилирование ДНК у людей с этим заболеванием, потенциально «стирая» метаболические воспоминания, которые могут привести к осложнениям спустя годы.