سمينار هفتگي دانشجويان دكتري گروه بيوشيمي
سمينار هفتگي دانشجويان دكتري گروه بيوشيمي با سخنراني فهيمه زماني گرمسيري و مولود باقريه به راهنمايي آقاي دكتر مشكاني راس ساعت 12- 10 روز يكشنبه مورخ 19/10/95 در محل تالار دكتر ملك نيا برگزار ميگردد. از عموم علاقمندان براي شركت در جلسه سخنراني دعوت به عمل مي آيد. حضور كليه دانشجويان تحصيلات تكميلي گروه بيوشيمي در سمينارهاي هفتگي دانشجويان الزامي است. خلاصه سمينارهاي مربوطه به شرح ذيل مي باشد: بسمه تعالی دانشگاه علوم پزشکی تهران دانشکده پزشکی- گروه بیوشیمی بالینی خلاصه سمینار دانشجویی- مقطع دکتری تخصصی بیوشیمی بالینی عنوان : Metainflammation in the pathogenesis of type 2 diabetes ارائه دهنده : فهیمه زمانی ورودي: بهمن 94 امضا استاد راهنما: استاد راهنما : دکتر مشکانی مقدمه بیماری دیابت نوع 2 اختلالی است که به دلیل مقاومت به انسولین و اختلال در ترشح انسولین از سلولهای β پانکراس ایجاد می شود(1). شیوع دیابت در جهان در سال 2013، 382 ميليون نفر بوده و پیشبینی شدهاست که تا سال 2035، به 592 میلیون نفر افزایش یابد(2). نقص در عملکرد سلولهای β پانکراس و مقاومت به انسولین دو مشخصه اصلی در دیابت نوع 2 میباشند. برخی از مکانیسمهای مولکولی زمینهساز مقاومت به انسولین و نقص در عملکرد سلولهای β پانکراس عبارتند از: FFA[1]،ER[2] استرس، لیپید/گلوکز توکسیسیتی، نقص تنظیمی آدیپوکاینها، اختلال در عملکرد متابولیتها و همچنین ایجاد التهاب است(3). راه اندازی مسیرهای التهابی باعث تشدید این اختلالات شده که در ادامه به آنها اشاره خواهدشد. التهاب متابولیکی (Metainflammation[3] ) در درجه اول توسط متابولیتهای مازاد و باراضافی موادغذایی ایجاد میشود. بار زیادی متابولیکها، استرس اکسیداتیو و التهاب را به راه میاندازد که منجر به نقص در عملکرد سلولهاي βپانکراس و مقاومت به انسولین سیستمیک میشود. در حقیقت التهاب متابولیکی نقص در عملکرد سیستم ایمنی است که با افزایش بیرویه فعالیت سلولهای ایمنی ایجاد می شود(4).Metainflammation در بافتهای اصلی پاسخدهنده به انسولین منجر به اختلال در مسیرهای سیگنالینگ انسولین و در نتيجه مقاومت به انسولین شده که اين مسئله در ادامه باعث ایجاد عوارض ناشی از دیابت نوع 2 میشود. بيماري دیابت نوع 2 با بهم خوردگي همئوستاز سلولهای ایمنی همراه بوده که در این اختلال مونوسیتها افزایشیافته و به ماکروفاژ تبدیل میشوند. دو فنوتیپ اصلی ماکروفاژ شناخته شده است که شامل: ماکروفاژهای کلاسیک (M1) و ماکروفاژهای آلترناتیو (M2)میباشند. سایتوکینهای Thelper 1 مثل اینترفرونγ و محصولات ميكروبي مانند لیپوپلی ساکاریدها تولید ماکروفاژها را در جهت ماکروفاژهای کلاسیک M1 سوق میدهند. ماکروفاژهای M1 سیتوکینهای پیشالتهابی مانند TNF-α[4]، اينترفرون γ و آنزیم نیتریکاکسیدسنتاز را ترشح میکند. ماکروفاژهای آلترنیتیو (M2) نیز توسط سیتوکینهای2 Thelperمانند اینترلوکین IL-4و IL-13 ایجاد شده و تولید آرژیناز و سیتوکینهای ضد التهابی مثلIL-10 را برعهده دارند(3). 1- بافت چربی التهاب مزمن ایجاد شده از بافت چربی نقش مهمی در پیشرفت مقاومت به انسولین و دیابت نوع 2 دارد. هنگام چاقی، سلولهای چربی هایپرتروف کموکاینهایی مانند MCP-1[5] را تولید کرده و باعث فراخوانی سلولهای ایمنی ازجمله مونوسیتها میشوند. اين فرايند تولید واسطهگرهای پیشالتهابی مانندTNF-α ,IL-1β و IL-6 را افزایش داده که درنهایت باعث افزایش لیپولیز و کاهش آدیپوژنز در بافت چربی میشود(5). 2- بافت ماهیچه اسکلتی پاسخهای التهابی ماهیچه از طریقهای مختلفی فعال میشوند. اندوتوکسینها، ER استرس و اسیدهای چرب از مسیرهای مختلفی باعث افزایش بيان و فعاليت فاکتور رونویسیNF-κB[6] شده که منجر به ترشح کموکاینهای التهابی از ماهیچه و فراخوانی مونوسیتها و نوتروفیلها میشود. این فیلتراسیون سلولهای ایمنی از گردش خون به بافت ماهیچه باعث تولید سایتوکینهای التهابی از این سلولها شده و اثرات التهابی بیشتری متحمل بافت ماهیچه می شود که مقاومت به انسولین را به دنبال دارد(5). 3- بافت کبد بافت کبد سلولهای ایمنی ذاتی مختلفی دارد که سلولهای کوپفر اصلی ترین این سلولها هستند. در شرایط بارزیادی متابولیتها و رژیم غذایی پر چرب، سلولهای کوپفر افزایش یافته و همانند بافت چربی، سوئیچ در جهت تولید ماکروفاژهای M1 و در پي آن افزايش ترشح سایتوکینهای التهابی مانند TNF-α اتفاق مي افتد. در کبد TNF-αفاکتور اصلی برای پیشرفت مقاومت به انسولین میباشد(3). 4- بافت پانکراس التهاب در بافت پانکراس از یک طرف توسط سلولهای βپانکراس و از طرف دیگر ناشی از فعالیت ماکروفاژها است. FFA و اندوتوکسینها به TLR[7] متصل میشوند و NF-κB را فعال کرده که با همکاری NLRP3[8]، IL-1β ترشح میشود. افزایش گلوکز نیز از طریق تولید ROS[9] و ER استرس باعث فعال شدن NLRP3 می شود. IL-1β فاکتور اصلی التهاب است که باعث فراخوانی سلولهای ایمنی شده و در آپوپتوز سلولهای- βپانکراس نقش دارد(6). شکل1-مکانیزم مولکولی التهاب پانکراس عوارض دیابت نوع 2 عوارض دیابت را میتوان به دو دسته میکرو و ماکرووسکولار تقسیم کرد. از عوارض میکرووسکولار میتوان به نوروپاتی، نفروپاتی و رتینوپاتی اشاره کرد(7) 1- نوروپاتی دیابتی اصلی ترین عارضه میکرووسکولار نوروپاتی دیابتی است که شیوع 50 تا 60 درصدی در میان بیماران دیابتی دارد. در نوروپاتی دیابتی چندین مسیر نقش دارند. رابطه متقابل اکسیداتیو استرس با التهاب و فعالسازی NF-κB از مهم ترین دلایل میباشد. همچنین مسیرهای پلی اول، پروتئین کینازC، MAP کیناز و افزایش AGE[10]نیز نقش دارند(2). شکل 2-رابطه متقابل بین اکسیداتیو استرس و التهاب 2- رتینوپاتی دیابتی رتینوپاتی دیابتی در میان بیماران دیابتی شیوع 40 درصدی دارد. این عارضه به عنوان بیماری التهابی خفیف و مزمن شبکیه معرفی شدهاست. رتینوپاتی دیابتی یک بیماری عروقی است که با افزایش فاکتورهای پروآنژیوژنیک مانندVEGF[11] و نشت مویرگی همراه است. در رتینوپاتی دیابتی سیگنالهای افزایش گلوکز به وسیله میگروگلیاها گرفته میشود. افزایش نشت باعث فعالیت میکروگلیاها و تولید ماتریکس متالوپروتئاز، TNF-α، NOS[12]، IL-1β میشود که درنهایت باعث آپوپتوز سلولهای اندوتلیال عروقی و تخریب غشای پایه مویرگی و نوروتوکسیستی میشود(8). 3- نفروپاتی دیابتی نفروپاتی دیابتی باعث اختلال در ساختار و عملکرد کلیه میشود. در نفروپاتی دیابتی افزایش ICAM-1[13] به عنوان لیگاندی برای مونوسیتها میباشد و افزایش MCP-1 موجب فیلتراسیون ماکروفاژها به فضای بینابینی توبولی و تولید سیتوکینهای التهابی میشود(9). سیتوکینهای التهابی موجب افزایش فیبرونکتین، فراخوانی ماکروفاژها و مونوسیتها و افزایش نفوذپذیری اندوتلیال و ... میشوند(10). شکل3-حلقه تشدیدی التهاب در نفروپاتی دیابتی استراتژیهای درمانی در نتیجه اختلالات ناشی از مسیرهای التهابی، هدف قرار دادن مسیرهای التهابی برای درمان دیابت می تواند یک استراتژی درمانی برای بيماري ديابت نوع 2 در آینده باشد. در حال حاضر بسیاری از ترکیبات مسدود کننده مسیر التهاب در دست بررسی بوده که شاید اين تركيبات مسیر تازهای برای درمان عوارض دیابت در آينده بگشايند. نتیجه گیری مسیرهای التهابی در پاتوژنز و همچنین در شروع و پیشرفت عوارض ناشی از بیماری دیابت نقش دارند. هدف قرار دادن التهاب یک استراتژی مبتنی بر مکانیسمهای مولکولی در زمینه دیابت است و ممکن است حلقه گمشده در پیدا کردن یک درمان مناسب برای دیابت باشد. 1. Eguchi K, Manabe I. Macrophages and islet inflammation in type 2 diabetes. Diabetes, Obesity and Metabolism. 2013;15(s3):152-8. 2. Sandireddy R, Yerra VG, Areti A, Komirishetty P, Kumar A. Neuroinflammation and oxidative stress in diabetic neuropathy: futuristic strategies based on these targets. International journal of endocrinology. 2014;2014. 3. Meshkani R, Vakili S. Tissue resident macrophages: Key players in the pathogenesis of type 2 diabetes and its complications. Clinica Chimica Acta. 2016;462:77-89 4. Pantham P, Aye I, Powell T. Inflammation in maternal obesity and gestational diabetes mellitus. Placenta. 2015;36(7):709-15. 5. Guilherme A, Virbasius JV, Puri V, Czech MP. Adipocyte dysfunctions linking obesity to insulin resistance and type 2 diabetes. Nature reviews Molecular cell biology. 2008;9(5):367-77. 6. Khodabandehloo H, Gorgani-Firuzjaee S, Panahi G, Meshkani R. Molecular and cellular mechanisms linking inflammation to insulin resistance and β-cell dysfunction. Translational Research. 2016;167(1):228-56. 7. Semeraro F, Cancarini A, Rezzola S, Romano M, Costagliola C. Diabetic retinopathy: vascular and inflammatory disease. Journal of diabetes research. 2015;2015. 8. Grigsby JG, Cardona SM, Pouw CE, Muniz A, Mendiola AS, Tsin AT, et al. The role of microglia in diabetic retinopathy. Journal of ophthalmology. 2014;2014. 9. Lim AK, Tesch GH. Inflammation in diabetic nephropathy. Mediators of inflammation. 2012;2012. 10. Duran-Salgado MB, Rubio-Guerra AF. Diabetic nephropathy and inflammation. World J Diabetes. 2014;5(3):393-8. [1] -Free Fatty Acid [2] -Endoplasmic Reticulum [3] -Metabolic Inflammation [4] -Tumor Necrosis Factor-alpha [5] -Monocyte Chemoattractant Protein 1 [6] -Nuclear Factor kappa-light-chain-enhancer of activated B cells [7] - Toll-like receptors [8] - NLR Pyrin domains-containing protein-3 [9] - Reactive Oxygen Species [10] - Advanced glycation end products [11] - vascular endothelial growth factor [12] - Nitric oxide synthases [13] - intercellular adhesion molecules بسمه تعالي دانشگاه علوم پزشكي تهران- گروه بيوشيمي باليني خلاصه سمينار دانشجويي Epigenetics in non-alcoholic fatty liver disease مقطع تحصيلي: دکتری ورودي: بهمن 1394 استاد راهنما: آقاي دكتر مشكاني امضا استاد راهنما ارائه دهنده: مولود باقريه زمان ارائه: 19/10/1395 1- بیماری کبد چرب غیر الکلی کبد چرب غیرالکلی (NAFLD[1]) یکی از علل کبد چرب میباشد. این بیماری زمانی رخ میدهد که کبد در شکستن چربیها دچار مشکل میشود و چربی در بافت کبد تجمع مییابد (استئاتوز). این بیماری با مصرف الکل مرتبط نبوده و شایعترین بیماری مزمن کبدی در کشورهای توسعه یافته است که درصورت عدم درمان میتواند به سیروز کبدی منجر شود. این بيماري شامل طيفي از وضعيت‌ها است و ميتواند مراحل مختلفي داشته باشد (1). 2- اپی ژنتیک اپي ژنتيك اشاره به تغييرات ژنتيكي در هنگام بيان ژن دارد. اين تغييرات كه حاصل تغيير در فنوتيپ اما بدون تغيير در ژنوتيپ، است ميتواند به طور معمول و طبيعي رخ دهد. اين تغييرات هم چنين ميتوانند تحت تاثير فاكتورهاي متعددي مانند سن ، محيط ، روش زندگي و بيماري رخ دهد. مهمترين تغييرات اپي ژنتيک شامل تغيير در متيلاسيون DNA، تغييرات پس از ترجمه هيستون ها، و الگوي ميکرو RNAها بوده که تماماً با فنوتیپ مرتبط ميباشند. (2). 3- اپی ژنتیک در بیماری کبد چرب غیر الکلی بسياري از مسيرهاي مختلف سلولي سهيم در فنوتيپ کبد چرب توسط مکانيسم هاي اپي ژنتيکي تحت تاثير قرار ميگيرند (3). 1-3- الگوی متیلاسیون DNA در بیماری کبد چرب متیلاسیون DNA با اضافه شدن گروه متیل به سیتوزین ایجاد میشود (2). این فرایند در کبد تحت تاثیر سه عامل است که شامل موارد زیر میباشد: 1-1-3- متابولیسم ترکیبات یک کربنه مطالعات اخیر بطور فزاینده ای نشان داده است که رژیم غذایی به عنوان یک فاکتور زیست محیطی می تواند بطور پایدار بر وضعیت فعالیت ژنها برای مثال از طریق تغییرات شیمیایی (متیلاسیون) در نوکلئوتیدهای DNA تأثیر گذارد. مطالعات نشان میدهد که اختلال در متابولیسم ترکیبات یک کربنه که به رژیم های با کمبود مواد مغذی دهنده گروه متیل مرتبط میباشد با کاهش متیلاسیون DNA کبد میتواند موجب اختلال متابولیسم در این بافت شده و درنهایت منجر به کبد چرب شود (4). 2-1-3- آنزیم های متیله کننده DNA سه ایزوفرم از DNA متیلازها فرایند متیلاسیون DNA را کاتالیز میکنند که شامل [2]DNMT1 ,DNMT3A و DNMT3B. مطالعات نشان میدهد که دو آنزیم اخیر در روند بیماری کبد چرب نقش مهمتری دارند (5). 3-1-3- متیلاسیون ژنهای مرتبط با میتوکندری نسبت DNA متیله شده به DNA غیر متیله در پروموتور ژنهایMT-ND[3] و PGC1-α[4] در بیماری کبد چرب تغییر میکنند. این تغییرات باعث عملکرد ناقص میتوکندری شده که در نهایت تولید رادیکالهای آزاد اکسیژن افزایش مییابد و موجب پیشرفت بیماری میشود (4). 2-3- اصلاحات هیستونی هیستون ها به عنوان واحدهای تشکیل دهنده ی ساختار نوکلیوزوم نقش بسیار مهمی در شکل گیری ساختمان کروماتین و در نتیجه در تنظیم بیان ژن دارند. دمهای هیستونی می توانند دچار تغییرات پس از ترجمه مانند استیلاسیون، متیلاسیون، فسفریلاسیون و اوبیکوییتیناسیون شوند (6). از میان اصلاحات ذکر شده استیلاسیون هیستونها در روند بیماری کبد چرب غیر الکلی نقش مهمتری داشته که دو گروه از آنزیمها این فرایند را کنترل میکنند . 1-2-3- استیلاسیون هیستونها فعالیت P300 القاشده توسط هایپرگلایسمیا، فعالیت فاکتور رونویسی ChREBP[5] را افزایش میدهد، همچنین با استیلاسون پروتئینهای هیستونی و غیر هیستونی بیان ژنهای لیپوژنیک را افزایش داده و در مجموع باعث پیشرفت بیماری کبد چرب میشود (7). 2-2-3- داستیلاسیون هیستونها سیرتوئینها عضوی از خانواده هیستون داستیلازها میباشند که با کوفاکتور NAD واکنش داستیلاسیون پروتئینهای هیستونی و غیرهیستونی را کاتالیز میکنند (6). [6]SIRT1 محافظت کننده بالقوه از شرایط پاتولوژیک میباشد. این آنزیم با مهار NF-κB باعث کاهش پاسخهای التهابی میشود. این آنزیم همچنین بیوژنز میتوکندری را افزایش میدهد (8). SIRT3 یک آنزیم میتوکندریایی میباشد که متابولیسم میتوکندری را در شرایط استرس اکسیداتیو تنظیم میکند. مطالعات نشان میدهد که کمبود این آنزیم باعث مقاومت به انسولین، هایپرلیپیدمی و تجمع چربی در کبد میشود. 3-3- میکرو RNAها در کبد چرب غیرالکلی ميکرو ريبونوکلئيک اسيدها (ميکرو RNAها)، ريبونوکلئيک اسيدهاي غيرکدکننده اي هستند که از نظر تکاملي محافظت شده هستند و داراي طولي برابر 25-18 نوکلئوتيد ميباشند. ميکرو RNAها بيان ژن ها را پس از رونويسي از طريق تجزيه mRNA يا مهار ترجمه آن، کنترل ميکنند. پروفایل نابجا از ميکرو RNAها میتوانند روند بیماری کبد چرب غیرالکلی را تسریع کنند. مهمترین ميکرو RNA هایی که در روند بیماری کبد چری غیرالکلی نقش دارند شامل MiR-122, MiR-33, و MiR-34a می باشند (6). 1-3-3- MiR-122 یکی از ميکروRNAهای گزارش شده در ارتباط با متابولیسم لیپید MiR-122 میباشد. MiR-122 فراوانترین ميکروRNA در کبد انسان بالغ میباشد. مهار این ميکروRNA باعث کاهش کلسترول پلاسما میشود (9). 2-3-3- MiR-33 شامل دو نوع MiR-33a و MiR-33b میباشد. هردو ميکرو RNA تنظیم کنندههای کلیدی بیوسنتز کلسترول و اسیدچرب در کبد میباشند (3). 3-3-3- MiR-34a در افراد با بیماری کبد چرب غیرالکلی بیان این ميکرو RNA افزایش مییابد. این ميکرو RNA با مهار SIRT1 موجب تشدید بیماری میشود (1). 4- نتیجه گیری در طول دو دهه گذشته تغییرات اپی ژنتیک در DNA و هیستون به عنوان عوامل مهم ابتلا به بیماری های رایج از جمله کبد چرب غیر الکلی بررسی شده است. از آنجا که تغییرات اپی ژنتیک میتوانند سراسر ژنوم را تحت تاثیر قرار دهند و به شدت توسط عوامل زیست محیطی تحت تاثیر قرارمیگیرند مهم است که بدانیم، چگونه اپی ژنوم می تواند در کبد تغییر یافته و این که آیا میتوان از الگوهای اپی ژنتیک برای جلوگیری از NAFLD و توسعه این عارضه به سیروز استفاده کرد. 5- منابع 1-. Rinella ME. Nonalcoholic fatty liver disease: a systematic review. Jama. 2015 Jun 09;313(22):2263-73. PubMed PMID: 26057287. Epub 2015/06/10. eng. 2- Holliday R. Epigenetics: a historical overview. Epigenetics. 2006;1(2):76-80. 3-. Gallego-Duran R, Romero-Gomez M. Epigenetic mechanisms in non-alcoholic fatty liver disease: An emerging field. World journal of hepatology. 2015 Oct 28;7(24):2497-502. PubMed PMID: 26523202. Pubmed Central PMCID: PMC4621463. Epub 2015/11/03. eng. 4-. Lee J, Kim Y, Friso S, Choi SW. Epigenetics in non-alcoholic fatty liver disease. Molecular aspects of medicine. 2016 Nov 23. PubMed PMID: 27889327. Epub 2016/11/28. eng. 5-. Pogribny IP, Tryndyak VP, Bagnyukova TV, Melnyk S, Montgomery B, Ross SA, et al. Hepatic epigenetic phenotype predetermines individual susceptibility to hepatic steatosis in mice fed a lipogenic methyl-deficient diet. Journal of hepatology. 2009 Jul;51(1):176-86. PubMed PMID: 19450891. Pubmed Central PMCID: PMC2773516. Epub 2009/05/20. eng. 6-. Sun C, Fan JG, Qiao L. Potential epigenetic mechanism in non-alcoholic Fatty liver disease. International journal of molecular sciences. 2015 Mar 05;16(3):5161-79. PubMed PMID: 25751727. Pubmed Central PMCID: PMC4394469. Epub 2015/03/10. eng. 7-. Tian Y, Wong VW-S, Chan HL-Y, Cheng AS-L. Epigenetic regulation of hepatocellular carcinoma in non-alcoholic fatty liver disease. Seminars in Cancer Biology. 2013 12//;23(6, Part B):471-82. 8-. Wu T, Liu YH, Fu YC, Liu XM, Zhou XH. Direct evidence of sirtuin downregulation in the liver of non-alcoholic fatty liver disease patients. Annals of clinical and laboratory science. 2014 Fall;44(4):410-8. PubMed PMID: 25361925. Epub 2014/11/02. eng. 9-. Liu XL, Cao HX, Fan JG. MicroRNAs as biomarkers and regulators of nonalcoholic fatty liver disease. Journal of digestive diseases. 2016 Sep 15. PubMed PMID: 27628945. Epub 2016/09/16. eng. 1) Non Alcoholic Fatty Liver Disease 1) DNA methyltransferase 2) Mitochondrially encoded NADH dehydrogenase 3) PPARg coactivator 1 alpha 1) Carbohydrateresponsive element-binding protein 2) Silent information regulator 2 proteins
منبع:پورتال دانشکده
