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L’insulina sotto l’influenza della luce

Comprendendo come l’alternanza giorno-notte influisce sull’effetto dell’insulina nei tessuti, i ricercatori dell’UNIGE stanno mettendo in evidenza il ruolo dei ritmi circadiani nel diabete.

La rottura dei nostri orologi interni sembra giocare un ruolo significativo nell’esplosione delle malattie metaboliche osservate negli ultimi decenni, e in particolare nel diabete. In effetti, se l’importanza dell’alternanza giorno-notte sull’effetto dell’insulina e sulla gestione glicemica del corpo sta cominciando ad essere conosciuta, che dire dei meccanismi coinvolti? In che modo l’organismo sincronizza i suoi orologi? Comprendendo come il cervello collega alla luce gli effetti dell’insulina, i ricercatori dell’Università di Ginevra (UNIGE) stanno decifrando come la sensibilità all’insulina fluttua secondo cicli circadiani, ma anche secondo gli organi coinvolti. Al centro della loro scoperta ci sono i neuroni del nucleo ipotalamico ventromediale, una parte del cervello che padroneggia questo delicato equilibrio. Questi risultati, riportati oggi in Cell Reports dovrebbe anche incoraggiare i pazienti diabetici e i loro medici a considerare il momento migliore per assumere l’insulina per controllare adeguatamente il suo effetto e limitare il rischio di ipoglicemia.

L’equilibrio tra la secrezione e l’azione degli ormoni è essenziale per il corretto funzionamento dell’organismo. Pertanto, la secrezione di diversi ormoni, inclusa l’insulina, varia nell’arco di 24 ore e qualsiasi cambiamento in questo ritmo sembra predisporre alle malattie metaboliche. Per sincronizzarsi, il corpo prende in considerazione due elementi essenziali: l’alternanza di luce e oscurità e quella di alimentazione e digiuno. Infatti, la luce percepita dai neuroni retinici viene trasmessa al cervello, che a sua volta regola gli orologi periferici situati nelle diverse parti del corpo.

“La nostra ipotesi è che la sensibilità all’insulina variava secondo il ciclo giornaliero di 24 ore ma anche in base ai tessuti, poiché già sapevamo che alcuni neuroni nel nucleo ipotalamico ventromediale (VMH) – una regione dell’ipotalamo – controllavano il sistema nervoso simpatico nel muscolo scheletrico nei topi, abbiamo esaminato questi neuroni – chiamati neuroni VM1 SF1 – nel regolare l’azione dell’insulina in questo tessuto “, spiega Roberto Coppari, professore presso il Centro per il diabete della Facoltà di Medicina dell’UNIGE, che ha guidato questo lavoro.

Dal cervello agli organi: diversi meccanismi a seconda del tessuto

Innanzitutto, gli scienziati hanno eseguito una valutazione completa dell’azione dell’insulina in diversi tessuti nei topi (muscoli gastrocnemio e soleo, entrambi situati nella gamba, tessuto adiposo e fegato) e hanno osservato variazioni significative in tutti i tessuti coinvolti. Mantenendo i topi in un ciclo di 12 ore di luce e 12 ore di buio, la sensibilità all’insulina era logicamente la più bassa durante il periodo di riposo. Hanno quindi ripetuto le stesse misurazioni su animali in cui il gene SIRT1 (un gene legato alla regolazione dei componenti molecolari dell’orologio core) è stato eliminato solo nelle poche migliaia di neuroni VMH SF1. “In effetti, sapevamo già che i topi con un’alterazione di questo gene nei neuroni VM1 SF1 avevano una propensione all’insulino-resistenza, ma con quale meccanismo?”, Spiega Giorgio Ramadori, un ricercatore presso il Diabetes Center e il primo autore di questo studio. Modulando il tempo di esposizione alla luce, i ricercatori hanno dimostrato che il gene SIRT1 dei neuroni VMH SF1 svolge un ruolo chiave nell’azione dell’insulina nel muscolo gastrocnemio, “ma non in altri tessuti”, analizza Roberto Coppari. “Questo ci insegna due cose: da un lato, i diversi neuroni hanno il compito di trasmettere gli input del ciclo luce / oscurità a diversi organi, ma d’altra parte l’interruzione di uno solo di questi percorsi regolatori è sufficiente per aumentare il rischio individuale di sviluppo del diabete “.

Per valutare meglio l’effetto della luce sulla sensibilità del tessuto all’insulina, i ricercatori hanno misurato l’assorbimento del glucosio indotto dall’insulina. Risulta che un piccolo disturbo negli input di tipo photic (ad esempio un’ora di esposizione alla luce nel mezzo del ciclo buio o rimozione della luce per 2 giorni) è sufficiente a causare un effetto negativo. Infatti, l’aumento o la diminuzione dell’esposizione alla luce può influenzare profondamente la sensibilità dei tessuti all’insulina e l’alterazione, per quanto minima, di questo meccanismo è sufficiente a disturbare in modo significativo l’omeostasi metabolica. Ciò spiegherebbe perché le persone esposte alla luce nel momento sbagliato – ad esempio i lavoratori turnisti – hanno maggiori probabilità di sviluppare malattie metaboliche (ad es. Diabete).

Tenendo conto dell’ora del giorno

Oggi più di 450 milioni di persone in tutto il mondo hanno il diabete e molti di loro necessitano di iniezioni giornaliere di insulina. Quando l’insulina endogena non viene prodotta in quantità sufficienti, come nelle persone con insulina diabetica di tipo 1, la terapia è l’unica terapia disponibile, ma questo approccio non è privo di rischi, compresa un’ipoglicemia potenzialmente grave che può portare al coma e persino alla morte. “In pratica, la quantità di insulina somministrata ai pazienti è calcolata sulla base dell’assunzione di carboidrati”, afferma Roberto Coppari. Se, come i nostri risultati indicano, la sensibilità all’insulina varia con l’ora del giorno e il ritmo circadiano degli individui, questo parametro dovrebbe essere preso in considerazione per i pazienti onde gestire meglio il loro trattamento e limitare i rischi. “Oltre l’insulina,

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