隆德大学领导的一个国际研究小组的研究结果可能有助于解释为什么2型糖尿病(T2D)患者的肌肉力量和质量较差。他们在人类细胞和小鼠上的研究发现了一种基因VpS39，该基因在2型糖尿病患者的肌肉干细胞产生新的成熟肌肉细胞的能力中起着关键作用，并可能成为该疾病的一个新的治疗靶点。“在2型糖尿病患者,VpS39基因在肌肉细胞显著减少活跃比其他人,和干细胞活动较少的基因不形成新的肌肉细胞相同的程度,”解释研究铅夏洛特凌,表观遗传学隆德大学博士,教授。“当肌肉细胞从血液中吸收糖分并形成新的肌肉时，这种基因很重要。我们的研究是第一次将这种基因与2型糖尿病联系起来。”
隆德大学的研究团队与瑞典、丹麦、芬兰和德国的同事一起，在《自然通讯》杂志上发表了他们的研究结果，论文题目是“VpS39-deficiency observed in type 2 diabetes impairs muscle stem cell differentiation via altered autophagy and epigenetics。”
2型糖尿病患者产生胰岛素的能力受损，血糖水平长期升高。肌肉通常在从食物中吸收糖方面表现较差，患者的肌肉功能和力量也受损。骨骼肌是负责胰岛素刺激葡萄糖摄取的主要器官，T2D与较低的肌肉力量和质量(力量除以质量)有关，从而导致葡萄糖耐受不良。研究小组指出。
肌肉是由具有不同性质的纤维组成的混合物。在人的一生中，肌肉组织具有形成新的肌纤维的能力。“骨骼肌是通过肌肉干细胞(卫星细胞)再生和维持的，这些细胞在受伤和运动时被激活，”研究小组继续说。这些活化的肌肉干细胞，或称成肌细胞，通过一个称为肌发生的过程增殖和分化成新的肌肉。
啮齿动物的糖尿病模型可以显示出受损的肌肉生成和肌肉再生，但尚不清楚的是，在干细胞和祖细胞阶段是否已经存在肌肉异常。
在他们最新报道的研究中，科学家们希望调查肌肉干细胞的表观遗传模式是否可能为2型糖尿病患者肌肉功能受损提供一些答案。他们研究了14名2型糖尿病患者和14名对照组健康人的肌肉干细胞的表观遗传变化。他们写道:“为了确认以前未发现的导致T2D患者肌肉异常的潜在因素，我们分析了T2D患者和对照组的原代人类成肌细胞和肌管的全基因组表达和DNA甲基化。”两组参与者的年龄、性别和身体质量指数都匹配。研究人员还从两组中提取并比较了成熟的肌肉细胞。
他们的分析确定了20个基因，包括VpS39，这些基因在未成熟的肌肉干细胞和成熟的肌肉细胞中表达不同。研究人员还比较了两组细胞分化前后肌肉细胞的表观遗传模式。
凌说:“尽管两组肌肉干细胞都是在相同的条件下生长的，但我们在2型糖尿病组从肌肉干细胞分化为成熟肌肉细胞的过程中，看到了两倍多的表观遗传变化。”“肌肉特异性基因没有被正常调控，表观遗传学也没有?在2型糖尿病患者的细胞中发挥同样的作用。”
合著者Johanna S?ll Sernevi博士说:“这项研究清楚地表明，缺乏VpS39基因功能的肌肉干细胞(该基因在2型糖尿病中较低)也缺乏形成新的成熟肌肉细胞的能力。这是因为由于表观遗传机制的改变而缺乏vs39的肌肉干细胞不能像来自控制的肌肉干细胞那样以同样的方式改变它们的新陈代谢——因此细胞仍然不成熟或分解和死亡。”
为了证实他们的发现，研究人员转向了一种VpS39基因数量减少的小鼠模型(VpS39+/ -小鼠)来模拟这种疾病。他们解释说:“为了进一步研究VpS39在体内的作用，我们检测了VpS39缺乏(VpS39 +/?)的小鼠模型。”“我们选择了杂合子小鼠，因为它们减少了(而不是缺乏)VpS39的表达，这类似于在T2D个体的肌肉细胞中看到的情况。
对这些动物的研究表明，基因表达改变、葡萄糖耐受不良和肌肉组织葡萄糖摄取减少，与2型糖尿病患者的情况类似。“我们得出的结论是，使用小鼠模型(Vps39+/?)模拟T2D个体肌肉细胞中观察到的Vps39缺失，会导致肌肉葡萄糖摄取受损，以及影响自噬、表观遗传编程、肌肉发育和代谢的基因表达改变，强调VpS39在肌肉病理中的可能作用，”他们写道。“基于目前的数据，我们提出了一个T2D模型，在该模型中，低vs39水平通过代谢和表观遗传变化，有助于受损的肌肉再生和胰岛素抵抗。”
作者认为他们的发现为治疗2型糖尿病开辟了新的途径。凌说:“基因组，即我们的DNA，是不能改变的，尽管表观遗传学实际上可以改变。”“有了这项新知识，就有可能改变2型糖尿病中功能失调的表观遗传学。例如，通过调节蛋白质、刺激或增加VpS39基因的数量，就有可能影响肌肉的再生和吸收糖的能力。”