Ricerca

I microtubuli agiscono come ‘reostato’ cellulare per controllare la secrezione d’insulina

Gli autori della ricerca: da sinistra Xiadong Zhu, Ph.D., Irina Kaverina, Ph.D., Guoqiang Gu, Ph.D. Credit: Joe Howell

Gli autori della ricerca: da sinistra Xiadong Zhu, Ph.D., Irina Kaverina, Ph.D., Guoqiang Gu, Ph.D. Credit: Joe Howell

I microtubuli-cellulari sono “autostrade” che offrono carico alla membrana cellulare per la secrezione e hanno un ruolo sorprendente nelle cellule beta pancreatiche. Invece di favorire la secrezione di insulina la limitano, una squadra di investigatori del Vanderbilt ha riferito di recente in Developmental Cell.
I risultati rivelano che i microtubuli agiscono come un “reostato” cellulare per controllare con precisione la secrezione di insulina e suggeriscono che disturbi di questo controllo possono contribuire alla disfunzione delle cellule beta e all’insorgere del diabete di tipo 2. Fissare l’obiettivo sulla regolazione dei microtubuli di secrezione dell’insulina può offrire nuovi modi per trattare il diabete.
Irina Kaverina, Ph.D., Xiadong Zhu, Ph.D., e colleghi ha iniziato a utilizzare le cellule beta del pancreas come un modello per studiare la funzione  dei microtubuli ed esplorare come questi regolano il “traffico” merci dei granuli d’insulina dall’interno delle cellule alla periferia .
Nei loro studi iniziali, i ricercatori hanno usato composti per distruggere i microtubuli, poi stimolato le isole pancreatiche con glucosio e misurato lo stato della quantità di insulina secreta. Con le strade mancanti per distribuzione, si aspettavano di vedere una riduzione della secrezione insulinica. Invece, hanno osservato un forte aumento della secrezione.
“E ‘stato così sorprendente, e non credevamo a noi stessi”, ha detto Kaverina, professore associato dello Sviluppo della Biologia Cellulare.
Insieme a Guoqiang Gu, Ph.D., professore associato di Biologia Cellulare, e agli altri laboratori Vanderbilt, i ricercatori hanno dimostrato l’utilizzo di più sistemi e tecnologie che i microtubuli regolano negativamente nella secrezione di insulina nelle cellule beta. È importante sottolineare che la squadra di Gu aveva distrutto i microtubuli nei topi e ha mostrato che sia la secrezione di insulina glucosio-stimolata e la clearance del glucosio dal sangue sono aumentati rispetto ai topi con microtubuli intatti.
“In ogni modello provato, i microtubuli distruggendo l’aumento della secrezione di insulina”, ha detto Kaverina. “Come potrebbe essere che le strutture che dovrebbero essere strade interne nella consegna dell’ormone alla membrana in realtà sopprimono la secrezione?”
grazie all”applicazione di tecniche di microscopia con super-risoluzione, i ricercatori hanno scoperto che nelle cellule beta, i microtubuli non formano percorsi autostradali-like. Invece, essi formano una maglia complessa.
“I granuli di insulina restano in piedi ‘casualmente sulla maglia dei microtubuli, e questi regolano il numero di granuli alla periferia cellulare per evitare un eccesso di secrezione”, detto Kaverina.
Il glucosio, ha spiegato, destabilizza i microtubuli appena dentro la superficie cellulare per rimuovere il blocco dei microtubuli in granuli di insulina e permettere la secrezione.
Le strategie che destabilizzano i microtubuli-forse utilizzando l’invio mirato di farmaci al pancreas-potrebbero aumentare la secrezione di insulina come un dei modi per trattare il diabete, i ricercatori suggeriscono.
I ricercatori hanno anche scoperto che il reticolo del microtubulo è più denso nelle cellule beta dei topi con diabete, rispetto ai normali.
I risultati suggeriscono che, in risposta alla crescente domanda di insulina nel diabete, i microtubuli diventano più densi e meno dinamici come un meccanismo di risposta, in ultima analisi, chiudendo la funzione delle cellule beta, Gu ha detto.
Gli investigatori stanno ora esplorando come il glucosio regola la dinamica dei microtubuli. Essi sono anche interessati a studiare le isole umane da pazienti con diabete. Gu ha osservato che tali isolette hanno generalmente perso la capacità di secernere insulina, e ha suggerito come potrebbe essere possibile ripristinare la secrezione di insulina manipolando la dinamica dei microtubuli.
Egli ha anche sottolineato un’associazione tra le terapie anti-cancro che colpiscono i microtubuli e l’aumento del rischio di diabete nei pazienti trattati. I nuovi risultati indicano che i trattamenti del cancro che stabilizzano i microtubuli possono ridurre la secrezione di insulina e promuovere il diabete.
La regolamentazione della dinamica dei microtubuli nelle cellule beta, forse in combinazione con altri stimolatori d’insulina, offre una nuova strada per il trattamento del diabete, hanno detto i ricercatori.