Utrykk av gener i skjelettmuskel fra sykelig overvektige : in vivo og in vitro sammenlikning av sykelig overvektige med normal glukosetoleranse og type 2-diabetes

Abstract

Introduksjon: Antall tilfeller av type 2-diabetes (T2D) øker faretruende verden over. Utviklingen av sykdommen skyldes en interaksjon mellom vårt moderne levesett og en genetisk predisposisjon. Det er en økende kunnskap om den genetiske sammenhengen, men den er foreløpig av lav prediktiv verdi. Ca. 80 % av personer med T2D er overvektige, men kun 30 % av pasienter som gjennomgår bariatrisk kirurgi ved Senter for sykelig overvekt i Tønsberg har etablert T2D til tross for ekstrem fedme. Med utgangpunkt i muskelbiopsier fra disse pasienter var formålet med denne oppgaven å forsøke å detektere en forskjell i uttrykket av gener involvert i glukose- og fettsyremetabolismen hos sykelig overvektige pasienter med normal glukosetoleranse (NGT) og etablert T2D både i in vivo- og in vitro studier. Metode: Muskelbiopsier fra sykelig overvektige pasienter med NGT og etablert T2D, tatt under bariatrisk kirurgi, ble benyttet til denne studien. Det ble isolert RNA fra muskelbiopsier (in vivo-studier) og fra myocytter dyrket i kultur (in vitro-studier) fra tilsvarende donor. Ved hjelp av litteraturstudier og tidligere arbeid utført på dette materiale, ble det valgt å studere genuttrykket av CD36/FAT, CPT1, PDK4, TIP47, ADFP, MHCI, MHCIIa og ATGL. Genuttrykket ble målt ved hjelp av RT real-time PCR og normalisert mot referansegenene GAPDH og 36B4. I tillegg ble myotubenes evne til å metabolisere glukose målt ved hjelp av flux-studier med radioaktivmerket glukose. Det ble innhentet informert samtykke fra alle pasienter og godkjennelse av regional etisk komité før uttak av muskelbiopsier. Resultater: Det var ingen signifikant forskjell i genuttrykket av overfor nevnte gener mellom sykelig overvektige pasienter med NGT og etablert T2D verken i muskelbiopsier (in vivo) eller i kultiverte myocytter (in vitro). Det var derimot en tendens til endret uttrykk av flere av genene hvis kvinnene ble analysert separat. Kvinnelige pasienter med T2D hadde tendens til økt uttrykk av CD36/FAT in vivo, redusert uttrykk av ADFP både in vivo og in vitro, redusert uttrykk av PDK4 in vivo, redusert uttrykk av MHCI in vivo og økt uttrykk av MHCIIa in vivo sammenliknet med kvinner med NGT. Det var et signifikant høyere uttrykk av nesten alle genene in vivo kontra in vitro. Unntaket var TIP47 som var signifikant lavere uttrykt in vivo kontra in vitro. Det var ingen signifikant forskjell i metabolismen av glukose mellom de to gruppene, men studier av kun kvinnene viste en klar tendens til at myotuber etablert fra kvinner med T2D hadde redusert glukoseoksidasjonskapasitet. Diskusjon/Konklusjon: Resultatene presentert i denne oppgaven viste ingen signifikant forskjell i uttrykket av de overnevnte genene mellom pasienter med NGT og T2D verken i in vivo eller in vitro-studier. Det var derimot en tendens til at genuttrykket av utvalgte gener i energimetabolismen i muskel fra sykelig overvektige kvinner med T2D var forskjellig sammenliknet med sykelig overvektig kvinner med NGT i in vivo-studiene. Studier in vitro viste dessuten at myotuber etablert fra sykelig overvektige kvinner med T2D bar med seg av noe den samme endringen som var registrert i in vivo-studiene. Dette gjorde seg utslag i at disse cellene også hadde noe til lavere uttrykk av ADFP og MHCI og høyere uttrykk av MHCIIa. Endringen i genuttrykket som ellers ble registrert mellom in vivo og in vitro-studiene kan ha årsak i de store miljøforskjellene som forelå mellom de to systemene. Resultatene fra denne studien gir en indikasjon på at kvinner og menn bør studeres hver for seg for å øke sjansen til å finne forskjeller som fører til utvikling av T2D. Ved fremtidige studier kan det dessuten være nyttig å etterstrebe et miljø in vitro som likner miljøet in vivo spesielt med hensyn til energisubstrattilgang. Dette vil kunne fremprovosere de forskjellene som foreligger mellom sykelig overvektige pasienter med T2D og NGT.