اكتشاف العلاقة الآلية بين مستويات الزنك ومرض السكري

حدد باحثون العلاقة الآلية بين مستويات الزنك لدى البشر وخطر الإصابة بالنوع الثاني من مرض السكري وأمراض الكبد الدهنية.

تم وصف الدراسة المنشورة في مجلة eLife، بأنها أساسية بشكل كبير للعمل على تطوير فهمنا لدور الزنك في عملية التمثيل الغذائي.

ويقدم الباحثون أدلة قوية من خلال تحليلهم الجيني الحديث لعدد كبير من المشاركين من البشر والدراسات المعملية الشاملة لهدف علاجي محتمل لمرض الكبد الدهني غير الكحولي ومرض السكري من النوع الثاني.

وأظهرت الأدلة أن الزنك يلعب دورا حاسما في إنتاج الإنسولين واستقلاب الجلوكوز.

ويقول شيك مان تشيم، العالم الرئيسي في شركة ريجينيرون للأدوية في نيويورك، والمؤلف الرئيسي للدراسة: "نعلم أن زيادة تناول الزنك يحسن التحكم في نسبة الجلوكوز في الدم لدى المصابين بمقدمات مرض السكري أو مرض السكري من النوع الثاني، والأشخاص الذين لديهم طفرة في بروتين نقل الزنك الرئيسي قللوا من خطر الإصابة بمرض السكري. ومع ذلك، فإن آلية تأثير الزنك على مستويات الجلوكوز في الدم وخطر الإصابة بالسكري ما تزال غير واضحة".

ولاستكشاف دور الزنك في الوقاية من مرض السكري، اختبر تشيم وزملاؤه طفرات فقدان الوظيفة من بيانات التسلسل الجيني التي تم جمعها من عدد كبير من المشاركين من أصل أوروبي ممن شاركوا في دراسة Regeneron Genetics Center-Geisinger Health System DiscovEHR.

وحدد هذا طفرة نادرة تسبب فقدان الوظيفة في بروتين ناقل الزنك المسمى SLC39A5، المرتبط بزيادة مستويات الزنك المنتشرة.

ولتأكيد ذلك، بحثوا في كيفية ارتباط طفرات فقدان الوظيفة في SLC39A5 بمرض السكري من النوع الثاني في تحليل إحصائي لأربع دراسات أوروبية وأمريكية متعددة الأعراق بلغ مجموعها أكثر من 62 ألف حالة من مرضى السكري وأكثر من 518 ألفا من الأصحاء.

وأكد هذا أن مستويات الزنك المنتشرة في حاملات طفرة فقدان الوظيفة SLC39A5 كانت مرتفعة وترتبط بانخفاض خطر الإصابة بمرض السكري.

وبعد تحديد SLC39A5 باعتباره رابطا سريريا مهما بين الزنك ومرض السكري، استكشف الفريق وظيفته عن طريق الهندسة الوراثية للفئران التي تفتقر إلى البروتين الناقل للزنك.

وكما كان متوقعا، كان لدى هذه الفئران مستويات مرتفعة من الزنك في الدم والأنسجة. وعندما قام الفريق بإطعام الفئران نظاما غذائيا غنيا بالدهون وعالي الفركتوز للحث على السمنة، كان هناك انخفاض كبير في نسبة الجلوكوز أثناء الصيام مقارنة بفئران التحكم التي تغذت على نفس النظام الغذائي.

وقد لوحظت نتائج مماثلة في نموذج السمنة الخلقي (نقص مستقبلات اللبتين). وأدى فقدان SLC39A5 أيضا إلى انخفاض مقاومة الإنسولين، وهي سمة مميزة لمرض السكري حيث تفشل الأنسجة في الاستجابة لإشارات الإنسولين التي تحاول تحفيز امتصاص الجلوكوز من الدم.

ونظرا لأن مرض السكري غالبا ما يتزامن مع مرض الكبد الدهني غير الكحولي، فقد استكشف الفريق ما إذا كان فقدان SLC39A5 يحمي الكبد أيضا. وكما هو مأمول، كان لدى الفئران التي تفتقر إلى SLC39A5 تراكما أقل للدهون في الكبد وفي علامات الدم التي تشير إلى تلف الكبد.

وعلاوة على ذلك، فإن الفئران التي تفتقر إلى SLC39A5 ولكنها تتغذى على نظام غذائي غني بالدهون وعالي الفركتوز، كان لديها أيضا تراكم أقل للدهون في الكبد وتحسنت حساسية الإنسولين مقارنة بفئران التحكم.

ودفعت التحسينات التي شوهدت في كبد الفئران التي تفتقر إلى SLC39A5 الباحثين إلى النظر في ما إذا كان فقدان SLC39A5 يحمي من تطور مرض الكبد الدهني غير الكحولي إلى التهاب الكبد الدهني غير الكحولي (NASH)، وهو التهاب أكثر شدة في الكبد يؤدي إلى تندب (تليف) لا رجعة فيه.

واستخدموا نظاما غذائيا غنيا بالدهون والكوليسترول المرتفع لتحفيز التهاب الكبد الدهني غير الكحولي في الفئران، ووجدوا علامات متزايدة على تلف الكبد، ووزن الجسم، وجلوكوز الدم أثناء الصيام، وتليف الكبد. في حين قللت الفئران التي تفتقر إلى SLC39A5 من علامات تلف الكبد، ومستوى السكر في الدم أثناء الصيام، وتحسنت حالات التهاب الكبد وتليفه.

وخلص هاريكيران نيستالا، رئيس قسم علم الجينوم الوظيفي في شركة Alkermes Inc، المشارك في الدراسة إلى أن: "دراستنا تقدم أدلة وراثية لأول مرة توضح الدور الوقائي للزنك ضد ارتفاع نسبة السكر في الدم وتكشف الأساس الآلي الكامن وراء هذا التأثير. كما تشير ملاحظاتنا إلى أن حجب SLC39A5 يمكن أن يكون وسيلة علاجية محتملة لمرض السكري من النوع الثاني ومؤشرات أخرى حيث تكون مكملات الزنك وحدها غير كافية".