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Le cellule cambiano lavoro per combattere il diabete

Isolotto pancreatico di topo in cui le cellule alfa del glucagone (viola) -sono state etichettate con un tag fluorescente (verde). Alcuni di loro hanno iniziato a produrre insulina (rosso) e appaiono gialle (fusione verde e rosso).

Evidenziando la capacità delle cellule di adattarsi per compensare la mancanza di insulina, i ricercatori dell’UNIGE dimostrano l’estensione finora insospettata della plasticità cellulare nel pancreas.

Il diabete è caratterizzato da livelli persistenti di glicemia alta che si verificano quando alcune cellule del pancreas – le cellule beta produttrici di insulina – vengono distrutte o non sono più in grado di secernere insulina. I ricercatori dell’Università di Ginevra (UNIGE) sono riusciti a dimostrare come una parte delle cellule ? e ? del pancreas, che di solito producono altri ormoni, possa prendere il sopravvento dalle cellule beta danneggiate iniziando a produrre insulina. Osservando come queste cellule riescano a modificare la loro funzione mutando parzialmente la loro identità, i ricercatori hanno scoperto un fenomeno di plasticità cellulare sconosciuto finora. Inoltre, al di là del pancreas, tali processi potrebbero caratterizzare molti altri tipi di cellule nel corpo. Questi risultati, da leggere in Nature Cell Biology, portare a immaginare strategie terapeutiche completamente nuove che potrebbero sfruttare le capacità rigenerative del corpo.

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Il pancreas contiene diversi tipi di cellule che producono diversi ormoni responsabili della regolazione dei livelli di zucchero nel sangue. Tra queste ci sono le cellule ?, che producono glucagone, le cellule ?, che producono insulina, e le cellule ?, che producono la somatostatina, un ormone che agisce come un regolatore locale per controllare l’attività delle cellule ? e ?. Insieme formano piccoli gruppi noti come isole pancreatiche. Il glucagone aumenta i livelli di zucchero nel sangue, mentre l’insulina ha l’effetto opposto. Nei pazienti con diabete, in assenza di cellule ? funzionali, i livelli di zucchero nel sangue sono persistentemente elevati.

Alla Facoltà di Medicina dell’UNIGE, il professor Pedro Herrera e il suo team hanno dimostrato, alcuni anni fa, l’esistenza di una capacità naturale di rigenerare le cellule produttrici di insulina: nei topi senza cellule ?, nuove cellule produttrici di insulina appaiono spontaneamente. Alcune cellule pancreatiche sono quindi in grado di riprogrammare se stesse per imparare a secernere l’insulina. “Tuttavia, questo fenomeno riguarda solo l’1-2% delle cellule ? e ? Perché alcune cellule fanno questa conversione e altre no? E soprattutto, sarebbe possibile incoraggiarlo? Queste sono le domande che sono al centro di il nostro lavoro “, spiega il professor Herrera.

Una modifica di origine locale

Gli scienziati hanno innanzitutto condotto l’analisi dell’espressione genica prima e dopo la scomparsa delle cellule ?. Hanno osservato, in cellule ?, modificazioni che sembrano andare in direzioni opposte: la sovraespressione di alcuni geni tipici delle cellule ? che producono insulina, ma anche, e allo stesso tempo, quella di alcuni geni tipici delle cellule ? che producono glucagone. Il normale funzionamento delle cellule ? è legato all’azione dell’insulina, come dimostrato dalla presenza di recettori dell’insulina sulla loro superficie. Quindi, l’attività cellulare ? viene interrotta quando le cellule beta vengono distrutte.

Ma quale segnale induce la conversione cellulare? Per esplorare diverse possibilità, i ricercatori hanno trapiantato le isole pancreatiche in topi normali. Prima ipotesi: iperglicemia. Nei topi trapiantati ma non diabetici, le cui cellule ? rimangono perfettamente funzionanti e non presentano iperglicemia, alcune cellule ? dell’innesto hanno iniziato a produrre insulina quando le cellule beta sono morte nelle isole trapiantate. Di conseguenza, l’iperglicemia non causa la riallocazione delle cellule ?. L’ambiente pancreatico cellulare che circonda le isole non è coinvolto, dal momento che la conversione delle cellule ? negli innesti si è verificata nella capsula del rene, cioè al di fuori del pancreas. L’unica spiegazione è che la capacità di riprogrammazione è intrinseca all’isoletta molto pancreatica in cui si trovano queste cellule. “Così, nello stesso innesto, solo le isole senza cellule ? hanno visualizzato la riprogrammazione.

Segnali disturbati

Continuando il loro studio, i ricercatori hanno bloccato, in topi non diabetici, i recettori situati sulla superficie delle cellule ? per rilevare la presenza di insulina. Alcune di queste cellule ? hanno quindi iniziato a produrre insulina, indicando che l’insulina stessa avrebbe agito da freno, impedendo la riprogrammazione delle cellule ?. “Somministrando un farmaco antagonista dell’insulina, siamo stati in grado di aumentare il numero di cellule ? che hanno iniziato a produrre insulina dall’1 al 5%. In tal modo, queste cellule sono diventate ibride: in parte, ma non completamente, hanno cambiato la loro identità e il fenomeno era reversibile a seconda delle circostanze che influenzano le cellule. Ora che stiamo iniziando a capire i meccanismi di questa plasticità cellulare, crediamo come queste modificazioni dell’identità cellulare adattativa potrebbero essere sfruttate in futuri nuovi trattamenti “.

Altri organi dovrebbero avere lo stesso potenziale di plasticità

Se il lavoro del professor Herrera si concentra sulle cellule pancreatiche, gli stessi processi potrebbero applicarsi a molte altre cellule differenziate nel corpo. Quindi, l’idea che le cellule mature funzionali differenziate rimangano stabili per sempre ora viene messa in discussione. “Quello che stiamo mostrando qui è come lo stato di differenziazione di una data cellula non è scolpito nella pietra. L’identità cellulare, in tutte le fasi della vita, è modulata dall’ambiente cellulare immediato, in particolare dai segnali inibitori. processo attivo di inibizione per tutta la vita della cellula e non uno stato di differenziazione intrinseco o passivo Questa capacità delle cellule specializzate di cambiare la loro funzione potrebbe rivelarsi cruciale per il trattamento di altre patologie dovute a morte cellulare massiva o inappropriata, come l’Alzheimer ‘

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