Cukrzyca typu 1 to przewlekła choroba rozpoznawana u dzieci i osób młodych, w której dochodzi do trwałego zniszczenia komórek beta trzustki, odpowiedzialnych za produkcję insuliny – kluczowego hormonu odpowiadającego za przyswajanie glukozy przez komórki. Leczenie cukrzycy typu 1 wiąże się więc z koniecznością dożywotniego podskórnego podawania insuliny celem utrzymania stężenia cukru we krwi bliskiego wartościom u osób zdrowych. Prawidłowo prowadzona insulinoterapia pozwala na zapobieganie ciężkim, odległym powikłaniom cukrzycy takim jak uszkodzenie wzroku, nerek lub naczyń wieńcowych.

Jednakże, dla rozwoju powikłań znaczenie ma nie tylko intensywność, ale również czas intensyfikacji leczenia. Wczesne optymalne leczenie cukrzycy wiąże się ze zmniejszeniem ryzyka rozwoju powikłań nawet pomimo późniejszego pogorszenia kontrolii cukrzycy. Zjawisko to, nazwane „pamięcią metaboliczną”, jest przedmiotem tego projektu.

Próbując wyjaśnić mechanizm powstawania pamięci metabolicznej zaproponowano, że u jej podłoża leży epigenetyka. O ile bowiem każda komórka ludzkiego ciała zawiera tę samą i stałą informację genetyczną w postaci DNA – to w praktyce to, które fragmenty DNA są dostępne do odczytania, jak łatwo to się dzieje i jak intensywnie, zależy natomiast od wielu dodatkowych modyfikacji (zmian chromatyny, acetylacji histonów, metylacji reszt cytozynowych DNA). Nieskuteczne leczenie cukrzycy, a tym samym pogorszenie kontroli glikemii może powodować długotrwałe modyfikacje epigenetyczne, co prowadzi do zmian w aktywności szlaków, zwiększając podatność na rozwój powikłań.

W niniejszym projekcie planujemy sprawdzić, jak wzór metylacji DNA (które miejsca są metylowane i w jakim stopniu) zmienia się w ważnym dla powstania pamięci metabolicznej okresie w zależności od profilu glikemii. W tym celu planujemy do badania włączyć dzieci i młodzież w wieku 7-16 lat z cukrzycą typu 1 trwającą od 12 do 24 miesięcy, których kontrola stężenia glukozy we krwi jest nieprawidłowa, i obserwować je przez 12 miesięcy intensywnego leczenia dążącego do przywrócenia dobrej kontroli metabolicznej. Uczestnicy badania stosować będą systemy ciągłego monitorowania glikemii (CGM), co pozwoli dokładnie ocenić obciążenie pacjentów przez wysoką glukozę w czasie, a także wykryć okresy lepszej i gorszej kontroli. U pacjentów wykazujących najbardziej wyraźne zmiany w profilach metylacji i glikemii planujemy dodatkowo ocenić ekspresję wybranych białek związanych z rozwojem powikłań cukrzycy – co pozwoli na powiązanie trudnych w interpretacji zmian epigenetycznych z ich bezpośrednim przełożeniem na funkcjonowanie wybranych komórek.

Wyniki projektu pozwolą zrozumieć mechanizmy molekularne kierujące powstawaniem i zachowaniem pamięci metabolicznej, i określić rolę leczenia i zmienności glikemii w tym procesie.

Projekt finansowany w ramach konkursu PRELUDIUM BIS 4 Narodowego Centrum Nauki. Więcej o projekcie można przeczytać tutaj.