Cellen die de bloedsuikerspiegel reguleren veranderen bij diabetes type 2
Onderzoekers van de Universiteit van Lund in Zweden hebben de meest gedetailleerde epigenoomkaart tot nu toe gemaakt van de cellen die de bloedsuikerspiegel reguleren. De studie, gepubliceerd in Nature Metabolism, laat zien hoe chemische veranderingen in het DNA zowel insulineproducerende bètacellen als glucagonproducerende alfacellen beïnvloeden – en hoe deze patronen veranderen bij diabetes type 2.
Alle cellen in het lichaam hebben dezelfde set genen, maar gebruiken verschillende genen om zich te ontwikkelen tot verschillende celtypen. Het epigenoom reguleert dit proces door celtype-specifieke genen te activeren en deactiveren.
De hormonen die de bloedsuikerspiegel reguleren, insuline en glucagon, worden geproduceerd door cellen in de alvleesklier.
Insuline, dat de bloedsuikerspiegel verlaagt, wordt geproduceerd in de bètacellen van de alvleesklier, terwijl glucagon, dat de bloedsuikerspiegel verhoogt, wordt geproduceerd in de alfacellen. Wanneer het evenwicht tussen deze twee hormonen verstoord raakt, neemt het risico op een hoge bloedsuikerspiegel en op de lange termijn op diabetes type 2 toe.
Insuline wordt vaak in de volksmond verward met suiker of “suikerziekte”, maar strikt genomen is insuline geen suiker. Het is een hormoon dat door de alvleesklier wordt gemaakt om de hoeveelheid suiker (glucose) in het bloed te regelen.
Oorsprong van de naam: De naam “insuline” komt van het Latijnse woord insula (eiland), omdat het geproduceerd wordt in de [eilandjes van Langerhans] in de alvleesklier.
Het in kaart brengen van epigenetische patronen bij diabetes
Door honderdduizenden van dergelijke cellen van 24 personen, zowel met als zonder diabetes, te analyseren, konden onderzoekers in Lund in kaart brengen hoe epigenetische patronen de genactiviteit in de cellen reguleren en hoe dit verandert bij diabetes.
De resultaten laten zien hoe epigenetische veranderingen de cellen beïnvloeden die de bloedsuikerspiegel reguleren, en hoe deze veranderingen verschillen tussen mensen met en zonder type 2 diabetes. Deze studie is de eerste in zijn soort.
“Het heeft het voor het eerst mogelijk gemaakt om gedetailleerde, celspecifieke epigenetische patronen te beschrijven. De studie toont aan dat veel genen die essentieel zijn voor de productie van insuline en glucagon worden gereguleerd door verschillen in DNA-methylering”, zegt Charlotte Ling, hoogleraar epigenetica aan de Universiteit van Lund en hoofdauteur van de studie.
DNA-methylering en genregulatie
DNA-methylering is een epigenetisch proces waarbij kleine chemische groepen aan DNA worden gehecht om te bepalen hoe de genen van de cel worden gebruikt, zonder de feitelijke DNA-sequentie te veranderen. Om te onderzoeken of ze de genen in de insulineproducerende cellen zelf konden beïnvloeden, veranderden de onderzoekers de DNA-methylering in de buurt van de genen voor insuline en glucagon. Dit deel van het onderzoek werd uitgevoerd op gekweekte bètacellen.
“Hier laten we voor het eerst precies zien welke regio’s de insuline- en glucagonproductie reguleren via DNA-methylering, wat ons de mogelijkheid biedt om toekomstige behandelingen te ontwikkelen op basis van epigenetica,” zegt Charlotte Ling.
Een bijzonder belangrijke bevinding in het onderzoek betrof een specifieke transcriptiefactor – een eiwit dat de cel vertelt welke genen te gebruiken en in welke hoeveelheden.
De transcriptiefactor ONECUT2 bleek epigenetisch verhoogd te zijn in bètacellen van mensen met diabetes type 2. Verhoogde niveaus van ONECUT2 belemmerden de energieproductie van de bètacellen en hun vermogen om insuline af te geven – een mechanisme dat mogelijk bijdraagt aan de ontwikkeling van de ziekte.
“Dit geeft ons een beter inzicht in waarom bètacellen hun functie verliezen bij diabetes. Op de lange termijn kan deze kennis ons helpen nieuwe, gepersonaliseerde behandelingsdoelen te identificeren,” aldus Charlotte Ling.
Als epigenetische veranderingen tot op zekere hoogte beheersbaar zijn, zou dit de weg kunnen vrijmaken voor toekomstige behandelingen die gericht zijn op de celtypen die door diabetes worden aangetast.
“We willen nu begrijpen welke van deze veranderingen daadwerkelijk omkeerbaar zijn en of dit bètacellen kan helpen hun functie bij diabetes te herstellen. Een belangrijk aspect is om te zien of de effecten van het aanpassen van DNA-methylering in de cel op de lange termijn behouden blijven”, aldus Charlotte Ling.
