Инсулинорезистентность тканей — основное нарушение при диабете второго типа. Резистентность сперва развивается в скелетной мускулатуре, при этом неясно, кроется причина в клеточных или системных изменениях. Молекулярные механизмы резистентности сложно изучать на первичных культурах клеток, полученных биопсией мускулатуры, из-за их гетерогенности. В новой работе международная группа исследователей в качестве модели диабета использовала миобласты — предшественники мышечных волокон, полученные из иПСК.

Образцы ткани восьми пациентов с диабетом второго типа и восьми здоровых доноров трансдуцировали вирусом Сендай для репрограммирования в иПСК. После подтверждения плюрипотентности авторы дифференцировали их в миогенные клетки, а затем — в миобласты (iMyos). Изменения, связанные с диабетом, не повлияли на дифференцировку.

Полученные от пациентов клетки (T2D iMyos) воспроизводили нарушения, характерные для диабета. У них наблюдались изменения в сигнальном пути, активируемом инсулином. Также менялось усвоение глюкозы, которое почти не зависело от инсулина, снижались количество глюкозного транспортера GLUT4, потребление кислорода и общая метаболическая активность.

Авторы исследовали фосфопротеом T2D и контрольных iMyos, при добавлении инсулина и без него. Всего проанализировали около 29 тысяч сайтов фосфорилирования. Было выявлено 1 172 регулируемых сайта, разделившихся на четыре кластера. Первый кластер составили изменения фосфорилирования, зависящие от действия инсулина, во втором и третьем повышение или понижение базового уровня фосфорилирования определялись наличием диабета, в четвертом прослеживалась зависимость от пола. При этом изменения фосфопротеома не зависели от уровня экспрессии белков.

Оказалось, что у T2D iMyos была изменена работа компонентов не только инсулинового пути, но и других сигнальных путей, при этом большая часть изменений не зависела от инсулина. От контрольных iMyos у T2D iMyos отличалось фосфорилирование белков, участвующих в процессинге мРНК, экспрессии генов, перестройке цитоскелета, ремоделировании хроматина и транспорте везикул. В частности, было изменено фосфорилирование белков Rho GEFs и Rho GAPs, которые регулируют работу ROCK киназы, отвечающей за перестройку цитоскелета. Нарушения регуляции сигнальных путей были связаны с работой не одной, а нескольких киназ: AKT, PKC, mTOR и других.

Авторы назвали недостатки используемой модели: она не учитывает клиническое и генетическое разнообразие диабета, гетерогенность мышечной ткани, влияние эпигенетических факторов. Однако, по мнению авторов, полученные данные можно использовать для поиска новых мишеней для терапии диабета второго типа.