TỔNG QUAN
TỔNG QUAN VỀ ĐÁI THÁO ĐƯỜNG TÝP 2
1.1.1 Định nghĩa, dịch tễ học Đái tháo đường là một rối loạn mạn tính, được đặc trưng bởi: tăng glucose máu, kết hợp với những bất thường về chuyển hóa carbohydrat, lipid và protein máu, bệnh luôn gắn liền với xu hướng phát triển các bệnh lý về thận, đáy mắt, thần kinh và các bệnh tim mạch do hậu quả của vữa xơ động mạch
Theo số liệu thống kê gần đây nhất của IDF 2019 trên thế giới hiện có
463 triệu người (tuổi 20-79) mắc bệnh ĐTĐ chiếm tỷ lệ 9,3% Dự đoán năm
Dự báo đến năm 2030, số người mắc bệnh đái tháo đường (ĐTĐ) sẽ tăng lên 578 triệu (10,2%) và đến năm 2045 sẽ đạt 700 triệu (10,9%), với tỷ lệ gia tăng chủ yếu ở các nước nghèo và đang phát triển Trong tổng số 463 triệu người mắc ĐTĐ, có 310,3 triệu người sống ở thành phố và 152,6 triệu người ở nông thôn, trong đó hơn 50,1% bệnh nhân không được chẩn đoán ĐTĐ là nguyên nhân tử vong đứng thứ 4 trên thế giới, làm giảm tuổi thọ trung bình từ 5 đến 10 năm, và là nguyên nhân hàng đầu gây mù loà, suy thận giai đoạn cuối và cắt cụt chi không do chấn thương Chi phí điều trị ĐTĐ toàn cầu năm 2019 ước tính lên tới 760 tỷ đô la Mỹ Tại Việt Nam, tỷ lệ mắc ĐTĐ đã tăng từ 1,1% ở Hà Nội và 2,25% ở Hồ Chí Minh vào những năm 1990 lên 5,7% vào năm 2012, với tỷ lệ tiền ĐTĐ đạt 12,8%, trong đó miền Tây Nam Bộ có tỷ lệ mắc cao nhất là 7,2%.
1.1.2 Chẩn đoán đái tháo đường týp 2
Chẩn đoán ĐTĐ theo tiêu chuẩn của Hiệp hội ĐTĐ Hoa Kỳ (ADA)
2014 Chẩn đoán ĐTĐ dựa vào 1 trong 4 tiêu chuẩn sau:
+ Mức glucose máu lúc đói ≥ 7,0 mmol/l Hoặc:
+ Mức glucose máu ≥ 11,1 mmol/l ở thời điểm 2 giờ sau khi làm nghiệm pháp dung nạp glucose bằng đường uống Hoặc:
+ HbA1C ≥ 6,5 % (48 mmol/mol theo tiêu chuẩn Liên đoàn Sinh hóa Lâm sàng Quốc tế) Hoặc:
+ Có các triệu chứng lâm sàng của ĐTĐ cùng với glucose máu ở thời điểm bất kỳ ≥ 11,1 mmol/l.
* Một số điểm cần lứu ý khi áp dụng các tiêu chuẩn của ADA 2014
Để chẩn đoán bệnh tiểu đường, cần thực hiện xét nghiệm glucose máu lúc đói và/hoặc nghiệm pháp dung nạp glucose bằng đường uống ít nhất hai lần vào hai ngày khác nhau.
Một số trường hợp có thể được chẩn đoán là bệnh tiểu đường (ĐTĐ) mặc dù chỉ số glucose máu lúc đói vẫn nằm trong mức bình thường Trong những trường hợp này, cần ghi rõ phương pháp chẩn đoán đã sử dụng Ví dụ, có thể ghi chú là "ĐTĐ týp 2 - Phương pháp tăng glucose máu bằng đường uống."
1.1.3 Bệnh sinh đái tháo đường týp 2 Ở trạng thái sau hấp thu (10-12 giờ qua đêm), phần lớn tổng lượng glucose trong cơ thể diễn ra ở các mô độc lập với insulin Trong điều kiện cơ bản, khoảng 50% tổng lượng glucose diễn ra ở não và trở nên bão hòa khi nồng độ glucose trong huyết tương 40 mg/dl Khoảng 25% glucose hấp thu xảy ra ở vùng nội tạng và cũng không phụ thuộc vào insulin 25% còn lại của quá trình chuyển hóa glucose diễn ra trong các mô phụ thuộc insulin, chủ yếu là cơ Mức sử dụng glucose cơ bản trung bình xấp xỉ 2,0 mg/kg/phút, tương đương với tốc độ sản xuất glucose nội sinh Khoảng 85% sản xuất glucose nội sinh do gan, và lượng còn lại do thận sản xuất Trong đó, 50% glucose ở gan là do quá trình đường phân, còn lại từ quá trình tạo tân tạo đường mới.
Sau khi hấp thụ glucose, sự cân bằng giữa sản xuất glucose nội sinh và hấp thu glucose bị phá vỡ, dẫn đến tăng nồng độ glucose trong huyết tương Điều này kích thích tế bào β đảo tụy giải phóng insulin, làm tăng insulin máu, thúc đẩy hấp thu glucose ở các mô nội tạng và ngoại vi, đồng thời ức chế sản xuất glucose nội sinh Khoảng 80-85% glucose được hấp thụ bởi các mô ngoại vi, chủ yếu chuyển hóa trong cơ, trong khi chỉ 4-5% được chuyển hóa bởi tế bào mỡ Mặc dù mô mỡ chỉ chiếm một phần nhỏ, nhưng đóng vai trò quan trọng trong việc duy trì cân bằng nội môi glucose Đái tháo đường type 2 là bệnh không đồng nhất với nhiều cơ chế gây tăng glucose máu, bao gồm suy giảm chức năng tế bào β, kháng insulin, rối loạn dẫn truyền thần kinh ở não, tăng tiết glucagon, hiệu ứng incretin và tăng tái hấp thu glucose ở ống thận, trong đó kháng insulin và suy giảm chức năng tế bào β là hai cơ chế bệnh sinh quan trọng.
Kháng insulin là tình trạng giảm đáp ứng sinh học của tế bào và cơ quan đối với insulin, đặc biệt quan trọng trong bệnh tiểu đường type 2 Hiện tượng này thường xảy ra sớm trong quá trình tiến triển của bệnh Có giả thuyết cho rằng sự suy giảm hoạt động insulin nội sinh có thể diễn ra ở nhiều mức độ, bao gồm giảm độ nhạy của insulin, giảm đáp ứng trong bài tiết insulin, hoặc cả hai yếu tố này cùng một lúc.
Kháng insulin là tình trạng xảy ra tại gan và các mô ngoại vi, với nhiều hình thức khác nhau Điều này bao gồm việc giảm khả năng ức chế sản xuất glucose ở gan, giảm khả năng thu nạp glucose tại các mô ngoại vi và giảm khả năng sử dụng glucose ở các cơ quan.
- Các vị trí kháng insulin
Gan đóng vai trò quan trọng trong việc sản xuất glucose để đáp ứng nhu cầu năng lượng của cơ thể, đặc biệt vào buổi tối Sau bữa ăn, nồng độ glucose trong máu tăng lên, kích thích tiết insulin, từ đó ức chế sản xuất glucose từ gan Ở người mắc bệnh tiểu đường type 2, có nhiều biến đổi do nồng độ insulin khi đói cao gấp đôi so với người bình thường, dẫn đến việc gan phải kháng insulin để tiếp tục sản xuất glucose Đồng thời, sự gia tăng glucose máu lúc đói khiến gan phản ứng để chống lại tình trạng này, gây ra một số hậu quả nghiêm trọng cho sức khỏe.
- Quá trình giảm khả năng ức chế sản xuất glucose tại gan tăng lên song hành với tiến triển nặng của bệnh ĐTĐ týp 2.
Dù mức glucose máu và insulin thấp, quá trình sản xuất glucose tại gan vẫn không bị ức chế Sự gia tăng glucose ở gan diễn ra thông qua hai cơ chế chính: tăng cường tạo đường mới và gia tăng phân hủy glycogen.
Ở người khỏe mạnh, mô cơ sử dụng khoảng 70-80% nguồn glucose, trong khi mô mỡ chỉ sử dụng khoảng 10% Tuy nhiên, tỷ lệ này giảm đáng kể ở bệnh nhân ĐTĐ týp 2 Nghiên cứu “kẹp insulin-glucose máu bình thường” cho thấy phản ứng sinh lý của insulin với tình trạng tăng glucose máu bị chậm lại ở động vật thực nghiệm mắc ĐTĐ týp 2 thể gầy, với thời gian bắt đầu hoạt động của insulin kéo dài gần 40 phút và khả năng đáp ứng giảm rõ rệt Kết quả nghiên cứu chỉ ra rằng vị trí kháng insulin chủ yếu ở người ĐTĐ týp 2 là ở mô cơ vân.
+ Các cơ quan nội tạng khác
Sự thu nạp glucose vào các cơ quan phụ thuộc vào độ nhạy cảm của chúng với insulin, thông qua các thụ thể insulin trên màng tế bào Độ nhạy cảm này bị ảnh hưởng bởi nhiều yếu tố, trong đó nồng độ acid béo là yếu tố quan trọng nhất Kỹ thuật "kẹp insulin-glucose máu bình thường" cho thấy rằng độ nhạy cảm insulin ở các mô nội tạng bị suy giảm nghiêm trọng, với chỉ khoảng 7% glucose được truyền vào được các mô này tiếp nhận.
- Kháng insulin tại tế bào
Hoạt động của insulin liên quan đến quá trình chuyển hóa glucose gồm hai bước:
Bước thứ nhất: Glucose được insulin hoạt hóa gắn vào receptor đặc hiệu trên màng tế bào.
Bước thứ hai trong quá trình chuyển hóa glucose nội bào là hoạt hóa chuỗi phản ứng phosphoryl hóa, bắt đầu khi insulin gắn vào các thụ thể Sự kích thích này dẫn đến việc liên kết với các chất trung gian như IRS-1 và PI3K Thụ thể insulin kích hoạt PI3K thông qua tiểu đơn vị p85, làm phosphoryl hóa và kích hoạt AKT AKT sau đó phosphoryl hóa GSK-3β, một protein quan trọng trong tổng hợp glycogen, và ức chế hoạt động của nó Con đường tín hiệu PI3K/AKT/GSK-3β đóng vai trò thiết yếu trong việc truyền tín hiệu insulin, với GSK-3β được điều hòa bởi insulin Các enzym quan trọng trong quá trình này bao gồm hexokinase, glycogen synthase, phosphofructokinase (PFK), và PDH, tất cả đều tham gia vào việc kiểm soát và điều hòa chuyển hóa glycogen và glucose.
Hình 1.1 Con đường tín hiệu insulin
Nguồn: Theo Anerth B và cs 2019
Những bất thường trong hoạt động của insulin ở mức tế bào được chia làm 2 mức:
+ Khiếm khuyết tại thụ thể
Thụ thể insulin là một glycoprotein bao gồm hai tiểu đơn vị α và β, được liên kết bằng liên kết disulfid Tiểu đơn vị α nằm ngoài tế bào và có vùng liên kết insulin, trong khi tiểu đơn vị β là protein xuyên màng với hoạt tính kinase Khi insulin gắn vào thụ thể, nó kích hoạt kinase, khởi đầu quá trình tác động của insulin lên chuyển hóa glucose Các thí nghiệm gây đột biến cho thấy thụ thể insulin thiếu hoạt tính tyrosine kinase không hiệu quả trong việc điều hòa chuyển hóa tế bào do insulin Các bất thường tại thụ thể insulin có thể gây ra nhiều vấn đề về chuyển hóa.
Giảm số lượng thụ thể insulin có thể xảy ra do giảm tổng hợp thụ thể hoặc do sự giảm số lượng thụ thể không đặc hiệu liên quan đến bệnh tiểu đường loại 2 Tuy nhiên, khoảng 30-50% bệnh nhân mắc bệnh tiểu đường loại 2 vẫn không ghi nhận sự giảm số lượng thụ thể insulin.
TỔNG QUAN VỀ MICRO-RNA
Micro-RNA (miR) là một loại RNA nội sinh nhỏ, không mã hóa protein, có vai trò quan trọng trong việc điều hòa biểu hiện gen MiR hoạt động bằng cách ngăn chặn dịch mã thông qua việc thúc đẩy sự suy thoái của RNA thông tin (mRNA) mục tiêu Tính đến năm 2014, đã có 2588 loại miR của người được xác định, cho thấy sự đa dạng và vai trò của chúng trong các quá trình sinh lý và bệnh lý tế bào, bao gồm điều hòa tăng sinh, biệt hóa và quá trình chết tế bào theo chương trình (apoptosis).
Các miR, hay microRNA, là các đoạn RNA ngắn từ 19-24 nucleotid, được phát hiện lần đầu vào năm 1993 bởi Victor Ambors và cộng sự trong nghiên cứu về sự phát triển của giun tròn Caenorhabditis elegans Bảy năm sau, miR thứ hai, let-7, được phát hiện bởi Ruvkun vào năm 2000, mở ra hướng nghiên cứu mới về vai trò của microRNA trong sinh học phân tử.
7 ở nhiều sinh vật khác nhau, điều đó thôi thúc các nhà khoa học nghiên cứu về vai trò của phân tử RNA mới này ở người
1.2.2 Cấu trúc phân tử và quá trình hình thành micro-RNA miR là những đoạn RNA ngắn khoảng từ 19-24 nucleotid không tham gia vào quá trình tổng hợp protein Quá trình hình thành miR diễn ra ở nhân tế bào và trong bào tương.
Các gen mã hóa cho miR được phiên mã bởi RNA polymerase II, tạo ra các miR sơ cấp (pri-miR) Những phân tử pri-miR này sau đó được cắt bởi enzym Drosha, hoạt động khi hình thành phức hợp với protein dsRBD như Pasha hoặc DGCR8, để tạo thành các sợi miR thứ cấp (pre-miR) Các pre-miR này sẽ được phân tử exportin-5 nhận diện và vận chuyển từ nhân ra bào tương để tiếp tục quá trình biến đổi.
Pre-miR sau khi được đưa ra ngoài bào tương sẽ được enzym Dicer RNAse III cắt thành các đoạn miR nhỏ khoảng 20 nucleotid Sau đó, miR mạch đôi sẽ được tháo xoắn, trong đó một mạch sẽ bị phân hủy nhanh chóng, trong khi mạch còn lại trở thành miR trưởng thành Phân tử miR trưởng thành này sẽ liên kết với protein Argonaute 2 (Ago2) và phức hợp RISC (RNA-induced silencing complex) để tham gia vào việc điều hòa biểu hiện gen thông qua hai cơ chế: phân hủy mRNA mục tiêu hoặc ức chế quá trình dịch mã.
Hình 1.3 Cơ chế hình thành và thực hiện chức năng của micro-RNA
* Nguồn: theo Sun J và cs (2013)
Nhiều nghiên cứu cho thấy miR tồn tại trong dịch ngoại bào và lưu hành trong các dịch sinh học như huyết tương, dịch não tủy, nước bọt, nước tiểu, nước mắt, sữa non, dịch màng bụng, dịch rửa phế quản, tinh dịch và dịch nang buồng trứng Khác với miR trong tế bào, miR ngoại bào có tính ổn định cao, có khả năng chống lại sự phân hủy ở nhiệt độ phòng lên đến 4 ngày và trong các điều kiện khắc nghiệt như đun sôi, nhiều chu kỳ đông lạnh - rã đông, cũng như pH cao hoặc thấp.
Mặc dù nhiều nghiên cứu đã xác nhận sự hiện diện của miR trong các dịch sinh học, cơ chế giải phóng miR ra môi trường ngoại bào vẫn chưa được làm rõ Có hai dạng miR ngoại bào trong dịch cơ thể: một loại nằm trong các túi như exosome, microvesicle và apoptotic, trong khi loại còn lại gắn với protein, đặc biệt là AGO2 Các protein khác như lipoprotein mật độ cao (HDL) và nucleophosmin 1 (NPM1) cũng liên kết với miR ngoại bào, giúp bảo vệ và tăng cường tính ổn định của chúng Nhiều nghiên cứu cho thấy miR ngoại bào có thể thực hiện chức năng sinh học trong tế bào nhận, điều chỉnh hoạt động của chúng như các phân tử truyền tín hiệu gian bào Tuy nhiên, cơ chế hấp thu miR ngoại bào vẫn chưa được hiểu rõ; có giả thuyết cho rằng miR liên kết với túi có thể nhập bào qua tự tiêu nội bào, thực bào hoặc dung hợp với màng sinh chất, trong khi miR không có túi có thể được tiếp nhận bởi các thụ thể trên bề mặt tế bào.
Hình 1.4 Cơ chế bài xuất của các micro-RNA ra ngoại bào
* Nguồn: theo Sohel M.H và cs (2016)
1.2.3 Cơ chế hoạt động của micro-RNA
Các phân tử miR đóng vai trò quan trọng trong việc điều chỉnh biểu hiện gen bằng cách gắn kết với vùng 3’ không dịch mã (3’UTR) của mRNA Hành động này dẫn đến sự phân hủy của mRNA hoặc ngăn chặn quá trình dịch mã của nó.
Giai đoạn đầu tiên trong việc hình thành phức hợp miR-RISC là sự nhận diện mRNA, trong đó phức hợp này gắn lên vùng 3’UTR của mRNA thông qua sự bắt cặp giữa nucleotid trên mRNA và trình tự nucleotid trên mạch dẫn của phân tử miR Sự nhận diện này chủ yếu phụ thuộc vào sự bắt cặp bổ sung của nucleotid giữa vùng “trung tâm” (seed) của miR với mRNA Mức độ bắt cặp giữa vùng “trung tâm” và trình tự mRNA có thể hoàn toàn hoặc không hoàn toàn, ảnh hưởng đến tính ổn định của tương tác giữa miR và mRNA Khi có sự bắt cặp hoàn toàn, mRNA sẽ bị phân hủy, trong khi sự bắt cặp không hoàn toàn sẽ dẫn đến tương tác yếu hơn.
Sự tương tác giữa "trung tâm" và phân tử đích mRNA gây ra sự ức chế hoạt động cắt của Ago2, dẫn đến việc ức chế khởi đầu dịch mã, cũng như ức chế quá trình phiên mã hoặc phân hủy mRNA.
Hình 1.5 Sự bắt cặp giữa mạch “guide” của miR với mạch mRNA mục tiêu
* Nguồn: theo Filipowicz H và cs (2008)
Một miR có khả năng điều chỉnh nhiều mRNA đích, ảnh hưởng đến mạng lưới rộng lớn các gen, có thể lên đến hàng trăm gen Đồng thời, nhiều miR cũng có thể tác động và điều tiết lên một gen mã hóa protein, từ đó điều chỉnh các đường dẫn truyền tín hiệu nội bào Đặc điểm này khiến miR trở thành trung gian quan trọng trong hầu hết các hoạt động của tế bào, và chúng cũng chịu sự điều chỉnh của cơ chế di truyền ngoại gen cùng các đột biến trong gen mã hóa của chúng.
1.2.4 Các đặc tính và yếu tố ảnh hưởng đến biểu hiện của micro-RNA
1.2.4.1 Các đặc tính của micro-RNA
Các miRNA (miR) có những tính chất quan trọng như tính đặc trưng, tính lưu thông và tính bền vững, giúp chúng trở thành lựa chọn tiềm năng cho việc sử dụng làm dấu ấn sinh học trong việc tiên lượng và chẩn đoán sớm bệnh.
Các nghiên cứu về hóa học và sinh học chỉ ra rằng miR có khả năng chống lại hoạt động của RNase, cũng như có thể chịu đựng các điều kiện pH và nhiệt độ thay đổi Điều này cho phép miR duy trì sự ổn định ở nhiệt độ phòng trong thời gian dài hoặc trong quá trình đông lạnh mẫu Tóm lại, các phân tử miR thể hiện độ bền vững cao.
1.2.4.2 Các yếu tố ảnh hưởng đến biểu hiện của micro-RNA
Các yếu tố nội sinh
Estrogen có thể ảnh hưởng đến biểu hiện của miR, theo một số báo cáo Các thí nghiệm cho thấy có sự thay đổi đáng kể trong biểu hiện miR ở các dòng tế bào ung thư vú khác nhau khi được ủ với estradiol.
Corticosterone có thể ảnh hưởng đến biểu hiện của miR, với hầu hết các miR được phát hiện có vị trí gắn kết trên thụ thể glucocorticoid Điều này cho thấy cơ chế điều tiết chung giữa các miR và các gen được kiểm soát bởi thụ thể glucocorticoid.
MỘT SỐ NGHIÊN CỨU TRONG VÀ NGOÀI NƯỚC VỀ MICRO-RNA Ở BỆNH NHÂN ĐÁI THÁO ĐƯỜNG
1.3.1 Một số nghiên cứu trên thế giới
Nghiên cứu của Bagge A và cộng sự chỉ ra rằng miR-29a có sự tăng biểu hiện ở bệnh nhân mắc bệnh tiểu đường type 2 Sự gia tăng miR-29a dẫn đến giảm bài tiết insulin từ tế bào β đảo tụy, gây ra phản ứng không đủ với tình trạng tăng glucose trong máu Hơn nữa, báo cáo cho thấy việc biểu hiện quá mức miR-29a làm suy giảm sự phát triển của tế bào β INS-1E Ngược lại, khi giảm miR-29a, chức năng của tế bào β được cải thiện.
Nghiên cứu của Kong L và cộng sự (2011) trên 18 bệnh nhân ĐTĐ týp 2 mới chẩn đoán, 19 bệnh nhân tiền ĐTĐ và 19 người khỏe mạnh cho thấy biểu hiện miR-29a và miR-146a huyết tương ở nhóm ĐTĐ týp 2 mới chẩn đoán cao hơn so với nhóm tiền ĐTĐ và nhóm người khỏe mạnh (p
