מחקר חדש חושף כיצד פוליאמין טבעי, spermidine, משנה את RIPK1 כדי לחסום דלקות ונזקים מטבוליים, ופותח דלתות לטיפולי סוכרת חדשניים.
קרדיט תמונה: Ti_A / Shutterstock
במחקר שפורסם לאחרונה בכתב העת ביולוגיה של תא הטבעחוקרים חקרו כיצד שינוי פוסט-תרגום בתיווך N-acetyltransferase (NAT), אצטילהיפוסינציה, מווסת את הרגישות לאינסולין ונקרופטוזיס.
סוכרת מסוג 2 (T2D) היא דאגה בריאותית עולמית משמעותית, עם למעלה מ-537 מיליון מבוגרים שנפגעו. גישות ניהול T2D נוכחיות מתמקדות בעיקר בוויסות היפרגליקמיה, אשר מאמינים שהיא מעורבת בנזק מתקדם של רקמות/איברים הנצפה בשלבי הסיום של T2D. עם זאת, המנגנונים העומדים בבסיס התפרצות והתקדמות T2D אינם מובנים בצורה גרועה.
הגן המקודד ל-NAT2 האנושי (hNAT2), אורתולוג של Nat1 של עכבר (mNAT1), דווח כמתווך רגישות לאינסולין. hNAT2 ו-mNAT1 משמשים כארילמין N-אצטילטרנספראזות במטבוליזם הקסנוביוטי של מולקולות אקסוגניות, כמו אמינים אליפטיים ותרופות מסוימות. מחקרים אחרונים מצביעים על כך ש-NAT2 אצטילאט אמינים אליפטיים אנדוגניים, כגון spermidine ו-putrescine.
ספרמידין הוא פוליאמין טבעי המצוי בתאים שהאצטילהיפוסינציה שלאחר התרגום שלהם מווסתת חלבוני מפתח כמו סרין/תראונין-חלבון קינאז 1 (RIPK1) בעל אינטראקציה עם קולטן. דיווחו על הפחתות הקשורות להזדקנות ברמות spermidine בבני אדם ובעכברים, ותוספי תזונה הוצעו להאט את ההזדקנות ולקדם בריאות. ספרמידין מעורב בהיפוסין, שינוי שלאחר תרגום. גורם ייזום תרגום אוקריוטי 5A (eIF5A) הוא המצע היחיד שידוע כשינוי על ידי היפוסינציה.
המחקר והממצאים
במחקר הנוכחי, החוקרים בחנו כיצד hNAT2 ו-mNAT1 מווסתים רגישות לאינסולין ונקרופטוזיס. ראשית, הם כימתו זרע, פוטרצין וספרמידין וצורות האצטיל שלהם בנוק-אאוט Nat1 (KO) ו- Wildtype (WT) פיברובלסטים עובריים של עכברים (MEFs). רמות spermidine אנדוגני ב-WT MEFs היו ~600 µM אך היו נמוכות משמעותית ב-Nat1 KO MEFs.
יתר על כן, ל-Nat1 KO MEFs היו רמות נמוכות יותר של צורות אצטילציה בהשוואה ל-WT MEFs והיה להם רגישות גבוהה יותר לנקרופטוזיס ולאפופטוזיס תלוית קולטן סרין/תרונין-חלבון קינאז 1 (RIPK1) (RDA). עם זאת, טיפול עם spermidine הביא להפחתה תלוית מינון בהפעלת RIPK1 ב-WT ו-Nat1 KO MEFs.
לעומת זאת, טיפול ב-putrescine לא השפיע על necroptosis או RDA. לאחר מכן, הצוות סינתז בדיקה אלקין-ספרמידין וטיפל ב-WT MEFs ו-deoxyhypusine synthase (Dhps) KO MEFs עם בדיקה זו. באמצעות כימיה של קליקים, הצוות זיהה 1,895 חלבונים ששונו על ידי spermidine, כולל RIPK1 ו-eIF5A, ואימת שינויים אלה על ידי ספקטרומטריית מסה.
יתרה מכך, חלבונים מתויגים בהיפוזין ביוטין נמשכו למטה באמצעות בדיקות סטרפטאבידין, ופפטידים מעוכלים בטריפסין כומתו. יש לציין כי RIPK1 הראה העשרה גבוהה יותר מאשר eIF5A, דבר המצביע על תפקיד חדש לאצטיל היפוסינציה בוויסות הפעילות של RIPK1.
לאחר מכן, הצוות השתמש בספקטרומטריית המונים כדי לחקור אתרי היפוסינציה פוטנציאליים ב-RIPK1 ב-Nat1 KO ו-WT MEFs. זה זיהה אתר אצטילהיפוסינציה (K140), ac-hyp-K140, בתוך תחום הקינאז ואתרי היפוסינציה בתחומי הקינאז (K226) והבינוני (K550). החוקרים התמקדו באתר K140, בהתחשב בכך ש-ac-hyp-K140 הופחת פי תשעה ב-NAt1 KO MEFs ביחס ל-WT MEFs.
יתרה מכך, נוצרו עכברים מותנים המוכנים ל-KO כדי לחקור אם הפחתות spermidine תורמות לתנגודת לאינסולין בעכברים חסרי Nat1. החוקרים צפו ברמות נמוכות יותר של ac-hyp-K140 ב-RIPK1 בלבלב של עכברים עם מחיקת Nat1 הנגרמת על ידי טמוקסיפן; גם רמות spermidine בלבלב שלהם הופחתו ביחס לעכברי WT.
חוץ מזה, היפרטרופיה של אדיפוציטים (הקשורה לתנגודת לאינסולין ולהשמנה) נצפתה לאחר מחיקת Nat1. עם זאת, זה לא נצפה בעכברים עם RIPK1 מומת גנטית, מה שמדגיש את תפקידו של RIPK1 בתיווך פגמים מטבוליים אלה. לאחר מכן, החוקרים חקרו את הפתולוגיה של כלי הדם שנגרמה כתוצאה מאובדן Nat1 הספציפי לאנדותל.
אובדן אנדותל של Nat1 בעכברים פגע בשלמות כלי הדם בלבלב. הלבלב הראה גם דלקת חזקה. מעניין לציין שהשפעות אלו דוכאו על ידי אי-אקטיבציה של RIPK1, דבר המצביע על תפקידו המרכזי בתיווך נזק לכלי הדם. יתרה מכך, הצוות צפה בדליפה של כלי דם בכליות בעכברים עם מחיקת Nat1; כמו כן, דליפת כלי דם זו דוכאה על ידי אי-אקטיבציה של RIPK1.
לבסוף, הצוות העריך את רמות הפוליאמינים בדגימות רקמת כלי דם מחולי T2D ולא T2D. רמות ספרמידין הופחתו באופן משמעותי ברקמות כלי הדם מחולי T2D בהשוואה לאלו ללא T2D. יתרה מכך, חולים עם נפרופתיה סוכרתית הראו הפעלת RIPK1 בדגימות ביופסיה של כליה; עם זאת, הפעלת RIPK1 לא נצפתה בחולי נפרופתיה שאינם סוכרתיים.
מסקנות
יחד, התוצאות מצביעות על תפקיד פונקציונלי של דלקת בתיווך RIPK1 ואפופטוזיס בפתולוגיה של כלי הדם כדי לקדם נזק לרקמות סוכרתיות בשלב מאוחר. דליפה מיקרו-וסקולרית עשויה לקדם דלקת התלויה ב-RIPK1, אשר, בתורה, גורמת לתנגודת לאינסולין ולהשמנה. מכיוון שהפעלת RIPK1 גורמת למספר ציטוקינים פרו-דלקתיים, העיכוב שלו יכול לספק אסטרטגיה טיפולית מבטיחה להפחתת סיבוכים מטבוליים וכלי דם ב-T2D.
