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Adipositas ist weltweit ein großes Gesundheitsproblem und ein wichtiger Risikofaktor für die Entstehung von Typ-2-Diabetes (T2D). Daher konzentrieren sich immer mehr Therapien auf die Behandlung des Gewichts als Parameter im Kampf gegen T2D. Die bariatrische Chirurgie ist in dieser Hinsicht die wirksamste Methode, da die Gewichtsabnahme nach der Operation anderen Therapien überlegen ist und mit einer Verbesserung der Insulinempfindlichkeit einhergeht. Die Forschung zeigt zunehmend einen Zusammenhang zwischen der Entwicklung der Krankheit und Veränderungen der DNA-Methylierungen. Der Skelettmuskel ist ein Zielgewebe von Insulin und spielt deshalb eine entscheidende Rolle für die Regulierung der Insulinempfindlichkeit. Ein besseres Verständnis der metabolischen Einflüsse auf den Skelettmuskel, ausgelöst durch den Gewichtsverlust nach einer bariatrischen Operation, ist daher für die Entwicklung neuer nicht-invasiver Therapien von entscheidender Bedeutung. Zu diesem Zweck wurden fünf Gene (HIC1, GLOD4, ARHGEF4, GRB10, IL6R) von Interesse ausgewählt aus einem existierenden EPIC-array (850 K), die bei adipösen Personen und Individuen mit zusätzlichem T2D 52 Wochen nach der bariatrischen Operation Veränderungen in der DNA-Methylierung aufwiesen. Die Methylierungswerte wurden aufgrund von Problemen der Primer-Effizienz nur in ARHGEF4 CpG20552995 mittels Pyrosequenzierung gemessen. Die Ergebnisse von Personen mit T2D waren jedoch kontrovers zu denen, die mittels des Arrays nachgewiesen wurden. Eine signifikante Hypermethylierung (ppyro = 0,0219) wurde nach dem durch die Operation ausgelösten Gewichtsverlust durch Quantifizierung mittels Pyrosequenzierung angezeigt. Im Gegensatz dazu zeigte der Array eine signifikante Hypomethylierung (parray = 0,0230). Bei den adipösen Individuen wurde mit der Pyrosequenzierung ein Trend zur Hypomethylierung nach der Operation festgestellt (ppyro = 0,3521), während der Array sogar eine signifikante Verringerung der Methylierung zeigte (parray = 0,0133). Darüber hinaus wurde der Wachstumsfaktor IGF1 für weitere Untersuchungen ausgewählt, da er an der Insulinresistenz beteiligt ist. Die Ergebnisse zeigten eine signifikante Hypomethylierung bei fettleibigen Personen für alle fünf untersuchten CpGs (p108 = 0,0088, CpG232 = 0,0098, CpG224 = 0,0078, CpG218 = 0,0059, CpG207 = 0,0060). Im Vergleich dazu wurde bei Personen mit T2D ebenfalls ein Trend zur Hypomethylierung beobachtet, der Effekt war jedoch nicht signifikant (p108 = 0,3913, p232 = 0,2657, p224 = 0,2558, p218 = 0,4903, p207 = 0,7059). Die durch Pyrosequenzierung validierten veränderten Methylierungswerte in ARHGEF4 und IGF1, insbesondere in adipösen Individuen, deuten auf eine verbesserte Insulinempfindlichkeit 52 Wochen nach der bariatrischen Operation hin. Auf der Grundlage dieser Ergebnisse könnte das vorliegende Forschungsprojekt dazu beitragen, das Verständnis für dieses allgegenwärtige Thema zu verbessern. Darüber hinaus könnte es einen Anreiz für weitere Untersuchungen bieten. Obesity is a major health problem worldwide and an important risk factor for the development of type 2 diabetes (T2D). Therefore, more therapies are focusing on treating weight as a parameter in the fight against T2D. Bariatric surgery is the most successful method in this regard as reduction of bodyweight after surgery is superior to other therapies and associated with an improvement in insulin sensitivity. Increasingly, research is showing a link between the development of the disease and alterations in DNA methylation. The skeletal muscle is a target tissue of insulin and involved in the regulation of insulin sensitivity. A better understanding of metabolic influences in the skeletal muscle due to weight loss after surgery is thus important for the development of novel noninvasive therapies. For this purpose, five genes (HIC1, GLOD4, ARHGEF4, GRB10, IL6R) which showed changes in DNA methylation in obese people and individuals with additional T2D 52 weeks after bariatric surgery in the existing EPIC-array (850K), were selected. Due to problems with the primer efficiency only the methylation levels of ARHGEF4 CpG20552995 were measured using pyrosequencing. However, the results from T2D participants were controversial to those of the array. Significant hypermethylation (ppyro = 0.0219) was indicated one year after bariatric surgery by quantification using pyrosequencing. In contrast, the array showed a significant hypomethylation (parray = 0.0230). In samples from obese individuals, pyrosequencing detected a trend towards hypomethylation after surgery (ppyro = 0.3521) whereas the array even examined a significant reduction in methylation (parray = 0.0133). In addition, the growth factor IGF1 was selected for further investigation as it is involved in insulin resistance. Results showed a significant hypomethylation in obese individuals for all five CpGs detected (p108 = 0.0088, CpG232 = 0.0098, CpG224 = 0.0078, CpG218 = 0.0059, CpG207 = 0.0060). In comparison, a trend towards hypomethylation was also observed in people with T2D (p108 = 0.3913, p232 = 0.2657, p224 = 0.2558, p218 = 0.4903, p207 = 0.7059) but the effect was not significant. The altered methylation levels in ARHGEF4 and IGF1 validated by pyrosequencing, particularly in obese individuals, indicate improved insulin sensitivity in the skeletal muscle 52 weeks after bariatric surgery. Based on these findings, the present research project may help to enhance the understanding of this ubiquitous topic. In addition, it may provide a stimulus for further investigation. |
