Mecanismo que puede conducir a la memoria metabólica y complicaciones de la diabetes sostenidas

Crédito: CC0 Public Domain

Para las personas con diabetes, las complicaciones vasculares como la enfermedad renal y la aterosclerosis, que pueden conducir a una mala salud e incluso a la muerte, se observan en tasas más altas . En un nuevo estudio de Nature Metabolism, los investigadores dirigidos por Rama Natarajan, Ph.D. de City of Hope, profesor de la industria nacional de productos comerciales en investigación de diabetes, identificaron por primera vez un mecanismo subyacente para la memoria metabólica y su participación en el desarrollo de tal complicaciones

Los episodios previos de control glucémico deficiente pueden provocar complicaciones sostenidas a largo plazo para las personas con diabetes, incluso si pueden establecer un buen control glucémico más adelante en la vida. Este fenómeno se llama memoria metabólica, pero no se comprende bien cómo funciona.

«Si bien el vínculo entre la epigenética y la diabetes y las complicaciones relacionadas se ha informado anteriormente, este es el primer estudio a gran escala en el tipo 1 diabetes que muestra que un historial previo de niveles altos de glucosa puede causar cambios persistentes en la metilación del ADN para facilitar la memoria metabólica y desencadenar futuras complicaciones diabéticas», dijo Natarajan, autor principal del estudio, quien también es profesor y presidente del Departamento de Complicaciones y Metabolismo de la Diabetes. dentro del Instituto de Investigación de Diabetes y Metabolismo en City of Hope. «Este estudio proporciona la primera evidencia en humanos que respalda el vínculo entre la metilación del ADN en células inflamatorias y madre, el historial de azúcar en la sangre de un paciente y el desarrollo de futuras complicaciones».

Natarajan y sus colegas colaboraron con el histórico Diabetes Control y Complications Trial/Epidemiology of Diabetes Interventions and Complications (DCCT/EDIC) ensayo clínico de pacientes diabéticos tipo 1 para examinar el papel de la epigenética en la memoria metabólica. La epigenética se refiere a los cambios hereditarios en la expresión génica y los fenotipos que ocurren sin cambios en el código genético de la persona. Los cambios epigenéticos ocurren en la cromatina que mantiene unido nuestro ADN en el núcleo y, en general, estas alteraciones son inducidas por cambios en los estilos de vida y el medio ambiente.

Los investigadores dirigidos por Zhuo (Nancy) Chen, quien es la El autor principal del estudio y científico del personal del laboratorio de Natarajan, describió la metilación del ADN, un tipo de modificación epigenética, en muestras de ADN de sangre archivadas de 500 participantes inscritos en el DCCT/EDIC. Luego compararon la metilación del ADN con su historial glucémico y el desarrollo futuro de complicaciones. El equipo descubrió que un historial previo de hiperglucemia puede inducir cambios persistentes en la metilación del ADN en las células sanguíneas y las células madre en lugares clave, que se retienen epigenéticamente en ciertas células para facilitar la memoria metabólica, probablemente mediante la modificación de la actividad potenciadora en los genes cercanos.

Este completo estudio ha comparado sistemáticamente los estados epigenéticos de un gran número de sujetos con diabetes tipo 1 con su historial glucémico y su desarrollo futuro de complicaciones diabéticas clave durante 18 años, dijo Natarajan. Aunque los mecanismos epigenéticos han estado implicados en las complicaciones diabéticas antes de usar modelos experimentales o estudios de asociación de todo el epigenoma, el papel de mediación directa de la metilación del ADN en la memoria metabólica y el desarrollo de futuras complicaciones no se había estudiado sistemáticamente.

Natarajan dice que Los resultados del estudio podrían conducir al desarrollo de marcas epigenéticas como biomarcadores potenciales para el desarrollo de complicaciones diabéticas y la memoria metabólica, lo que ayudaría a facilitar la intervención temprana y evitar la progresión a complicaciones graves. Además, los datos pueden proporcionar nuevos conocimientos sobre los mecanismos de la memoria metabólica relacionados con las regiones y los genes específicos afectados por la metilación del ADN y estos genes también podrían ser posibles objetivos farmacológicos. De hecho, Natarajan está colaborando activamente con Nagarajan Vaidehi, Ph.D., presidente del Departamento de Medicina Computacional y Cuantitativa de City of Hope, y su grupo para usar nuevos métodos de detección computacional para identificar inhibidores de moléculas pequeñas que se dirigen a moléculas identificadas en el actual estudio para ayudar en el tratamiento de las complicaciones y la memoria metabólica.

Varios otros estudios de seguimiento están en marcha en el laboratorio de Natarajan, incluidas colaboraciones con científicos tanto dentro como fuera de City of Hope. En el estudio actual, ella y su equipo realizaron asociaciones entre la metilación del ADN y dos complicaciones diabéticas importantes: la retinopatía, que puede provocar ceguera, y la nefropatía, que puede provocar insuficiencia renal que requiere diálisis o trasplante. Chen y Natarajan ahora planean estudiar las asociaciones con otras complicaciones a largo plazo de la diabetes tipo 1 y también evaluar la metilación del ADN como biomarcador para predecir el desarrollo de complicaciones.

«Además, nuestro equipo está ampliando su estudio sobre el mismo grupo de pacientes que la investigación de Nature Metabolism que utiliza la secuenciación de bisulfito del genoma completo para examinar los cambios epigenéticos en todo el genoma», dijo Natarajan. «El objetivo es descubrir regiones adicionales donde la metilación del ADN se asocia con la memoria metabólica o el desarrollo de complicaciones además de las descubiertas en el artículo actual».

Natarajan y su equipo también continúan colaborando con dos coautores de el artículo de Nature Metabolism, Arthur D. Riggs, Ph.D., la Cátedra Samuel Rahbar en Diabetes y Descubrimiento de Medicamentos y director del Instituto de Investigación de Diabetes y Metabolismo en City of Hope, y Joshua Tompkins, Ph.D., profesor asistente de investigación en el Departamento de Complicaciones y Metabolismo de la Diabetes, para examinar la metilación del ADN a nivel de una sola molécula, y también evaluar enfoques de ingeniería epigenética para revertir la memoria metabólica.

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Control glucémico peor de lo que se pensaba en adultos con DM1 Más información: Zhuo Chen et al, la metilación del ADN media el desarrollo de complicaciones asociadas a la HbA1c en la diabetes tipo 1, Nature Metabolism ( 2020). DOI: 10.1038/s42255-020-0231-8 Información de la revista: Nature Metabolism

Proporcionado por City of Hope National Medical Center Cita: Mecanismo que puede conducir a alteraciones metabólicas memoria y complicaciones de la diabetes sostenida (20 de julio de 2020) recuperado el 31 de agosto de 2022 de https://medicalxpress.com/news/2020-07-mechanism-metabolic-memory-sustained-diabetes.html Este documento está sujeto a derechos de autor. Aparte de cualquier trato justo con fines de estudio o investigación privados, ninguna parte puede reproducirse sin el permiso por escrito. El contenido se proporciona únicamente con fines informativos.