Polimorfismos em genes de transportadores de zinco e subunidades do proteassomo : associações com o diabetes tipo 1, suas complicações microvasculares e perfil lipídico

Abstract

O diabetes mellitus tipo 1 (DM1) é uma doença autoimune caracterizada pela destruição das células beta pancreáticas e consequente deficiência de insulina. Apesar de seu impacto clínico e social, sua fisiopatologia ainda não é completamente compreendida. O zinco (Zn2+), essencial para a vida, participa da maturação dos grânulos de insulina e modula a atividade do proteassomo, configurando-se como elemento-chave na interface entre imunidade e metabolismo. Esta tese teve como objetivo investigar a associação de polimorfismos de troca única (SNP – single nucleotide polymorphisms) em genes codificadores de transportadores de zinco (SLC30A8/ZnT8 e SLC30A3/ZnT3) e em subunidades do proteassomo com potenciais sítios de ligação ao Zn2+, com a suscetibilidade ao DM1 e/ou suas características clínico-laboratoriais, em uma população do sul do Brasil. Para tanto, foram conduzidos três estudos de caso-controle multicêntricos, envolvendo aproximadamente 650 pacientes com DM1 e 570 controles não diabéticos, com genotipagem dos SNPs por PCR em tempo real (TaqMan) e análises estatísticas ajustadas para fatores de confusão. Em relação ao gene SLC30A8, o genótipo A/A do SNP rs2938864 foi associado a maior risco de DM1 [Razão de chances (RC)= 1,315; IC 95% 1,002-1,727; P= 0,048], enquanto o alelo A do SNP rs2047962 (RC= 0,788; IC 95% 0,624-0,995; P= 0,045) e o genótipo G/G do SNP rs7817754 (RC= 0,530; IC 95% 0,311-0,902; P= 0,019) apresentaram efeito protetor. A análise haplotípica reforçou esse achado, mostrando que a presença de 3–6 alelos nos haplótipos foi menor nos casos do que nos controles (66,7% vs. 71,7%; P= 0,035). Em pacientes com DM1, o alelo T do SNP rs13266634 foi associado a níveis mais elevados de triglicerídeos (P= 0,034) e o genótipo A/A do SNP rs2938864 a níveis mais baixos (P= 0,033); além disso, o alelo T do SNP rs62510556 foi associado a níveis mais altos de HDL-colesterol (P= 0,015). SNPs no gene SLC30A3 não foram associados ao DM1, mas observou-se uma relação com complicações microvasculares e variáveis metabólicas no grupo de pacientes com DM1: o SNP rs11126936-T foi associado à retinopatia diabética (RC= 1,567; IC 95% 1,021–2,406; P= 0,040), o SNP rs74630263-G a menores níveis de excreção urinária de albumina (P= 0,033) e o SNP rs60631624-G a menores níveis de HDL-colesterol (P= 0,020). Entre os genes que codificam as subunidades do proteassomo, o SNP PSMC6 rs2295825-C conferiu proteção tanto contra o DM1 (RC= 0,772; IC 95% 0,613–0,973; P= 0,028) quanto contra retinopatia diabética (RC= 0,650; IC 95% 0,423–0,997; P= 0,048). Nos pacientes com DM1, esse SNP também foi associado a níveis mais altos de HDL-colesterol (P= 0,028) e mais baixos de triglicerídeos (P= 0,003). O PSMA6 SNP rs1048990-G aumentou o risco de doença renal do diabetes (RC= 1,747; IC 95% 1,020-2,992; P= 0,042), enquanto o SNP PSMD3 rs3087852-A foi associado a menor excreção urinária de albumina (P= 0,019), no grupo com DM1. Já, o SNP PSMB9 rs17587-A/A esteve relacionado a níveis mais elevados de colesterol total (P= 0,009) e a níveis mais altos de hemoglobina glicada (HbA1c: 9,5% vs. 8,8%; P= 0,045). Em conjunto, os achados destes estudos sugerem que os genes dos transportadores de Zn2+ e subunidades do proteassomo analisados podem influenciar a suscetibilidade ao DM1, bem como as suas complicações crônicas e perfil lipídico, apresentando um papel na fisiopatologia do DM1. Assim, esta tese contribui para ampliar o entendimento da heterogeneidade genética/clínica do DM1, abrindo perspectivas translacionais sobre investigações funcionais sobre a modulação da homeostase do Zn2+ e da atividade proteassomal como possíveis alvos terapêuticos.

Type 1 diabetes mellitus (T1DM) is an autoimmune disease characterized by the destruction of pancreatic beta cells, leading to insulin deficiency. Despite its clinical and social impact, the pathophysiology of T1DM is not yet fully understood. Zinc (Zn2+), an essential trace element, plays a crucial role in the maturation of insulin granules and the modulation of proteasome activity, establishing it as a key factor at the intersection between immunity and metabolism. This thesis aimed to investigate the association between single nucleotide polymorphisms (SNPs) in genes encoding zinc transporters (SLC30A8/ZnT8 and SLC30A3/ZnT3) or proteasome subunits with potential Zn2+-binding sites and susceptibility to T1DM and/or related clinical and laboratory characteristics in a Southern Brazilian population. To this end, three multicenter case-control studies were conducted, comprising approximately 650 patients with T1DM and 570 non-diabetic controls. SNP genotyping was performed by real-time PCR (TaqMan) and statistical analyses adjusted for confounding factors. Regarding the SLC30A8 gene, the A/A genotype of rs2938864 SNP was associated with increased risk of T1DM [odds ratio (OR)= 1.315; 95% CI 1.002–1.727; P= 0.048]. In contrast, the A allele of rs2047962 SNP (OR= 0.788; 95% CI 0.624–0.995; P= 0.045) and the G/G genotype of rs7817754 SNP (OR= 0.530; 95% CI 0.311–0.902; P= 0.019) showed protective effects. Haplotype analysis supported these findings, showing that the presence of 3–6 minor alleles in the haplotypes was lower in cases with T1DM than in controls (66.7% vs. 71.7%; P= 0.035). Among patients with T1DM, the T allele of rs13266634 SNP was associated with higher triglyceride levels (P= 0.034), whereas the A/A genotype of rs2938864 SNP was associated with lower triglyceride levels (P= 0.033). Moreover, the T allele of rs62510556 SNP was associated with higher HDL-cholesterol levels (P= 0.015). No significant associations were observed between SNPs in the SLC30A3 gene and T1DM. However, within the T1DM group, a relationship was observed with microvascular complications and metabolic variables: the rs11126936-T allele was associated with diabetic retinopathy (OR= 1.567; 95% CI 1.021–2.406; P= 0.040), the rs74630263-G allele with lower urinary albumin excretion levels (P= 0.033), and the rs60631624-G allele with lower HDL-cholesterol levels (P= 0.020). Among the genes encoding proteasome subunits, the PSMC6 rs2295825-C allele conferred protection against both T1DM (OR= 0.772; 95% CI 0.613–0.973; P= 0.028) and diabetic retinopathy (OR= 0.650; 95% CI 0.423–0.997; P= 0.048). In patients with T1DM, this allele was also associated with higher HDL-cholesterol levels (P= 0.028) and lower triglyceride levels (P= 0.003). The G allele of the PSMA6 rs1048990 SNP was associated with an increased risk of diabetic kidney disease (OR= 1.747; 95% CI 1.020–2.992; P= 0.042), whereas the A allele of the PSMD3 rs3087852 SNP was associated with lower urinary albumin excretion levels (P= 0.019) among patients with T1DM. Additionally, the A/A genotype of the PSMB9 rs17587 SNP was associated with higher total cholesterol (P= 0.009) and glycated hemoglobin (HbA1c: 9.5% vs. 8.8%; P= 0.045) levels. Taken together, the findings of these studies suggest that the analyzed polymorphisms in genes codifying Zn2+ transporters and proteasome subunits may influence susceptibility to T1DM, as well as its chronic complications and lipid profile, thereby contributing to the disease’s pathophysiology. This thesis thus expands the understanding of the genetic and clinical heterogeneity of T1DM and opens translational perspectives for functional studies on the modulation of Zn2+ homeostasis and proteasome activity as potential therapeutic targets.