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Come le strutture cellulari regolano i “punti caldi” della secrezione di insulina

Gli scienziati hanno gettato nuova luce su come l’insulina viene rilasciata dalle cellule beta nel pancreas, con potenziali implicazioni per capire di più su cosa succede in malattie come il diabete

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Piccole strutture simili a bastoncelli chiamate microtubuli nelle cellule del pancreas che producono insulina aiutano a controllare quando e dove viene rilasciata l’insulina, mostra uno studio pubblicato oggi su eLife .

I risultati potrebbero avere importanti implicazioni per comprendere come il corpo elabora normalmente lo zucchero e cosa va storto in malattie come il diabete in cui il metabolismo dello zucchero è disturbato.

La secrezione di insulina dalle cellule del pancreas chiamate cellule beta è attentamente regolata dal corpo, con le singole cellule che rispondono in modo diverso ai livelli di zucchero. Ma non è chiaro esattamente come sia regolato il comportamento delle singole cellule. Una caratteristica unica delle cellule beta è che i microtubuli, che fungono da strade per il traffico intracellulare, formano un reticolo simile a una maglia piuttosto che un modello simile a un raggio di ruota visto in molte altre cellule. Precedenti studi hanno suggerito che questo potrebbe avere un ruolo nel rilascio di insulina.

“Volevamo esplorare ulteriormente il ruolo dei microtubuli delle cellule beta nella regolazione del rilascio di insulina in risposta allo zucchero”, afferma la prima autrice Kathryn Trogden, ex borsista post-dottorato presso il Dipartimento di biologia cellulare e dello sviluppo, Vanderbilt University, Nashville, Tennessee, Stati Uniti .

Per fare ciò, Trogden e i suoi colleghi hanno analizzato i tempi e la posizione della secrezione di insulina in singole cellule beta di topo coltivate in laboratorio in condizioni diverse. Hanno scoperto che la stabilità delle strutture dei microtubuli varia da cellula a cellula e influenza la quantità di insulina rilasciata in risposta allo zucchero. Meno insulina viene rilasciata nelle cellule con microtubuli statici stabili e più insulina viene rilasciata dalle cellule in cui i microtubuli vengono capovolti dinamicamente.

“L’esposizione allo zucchero provoca lo smontaggio delle strutture dei microtubuli e il rilascio di insulina”, spiega Trogden. “Normalmente, questo rilascio si verifica in siti specializzati all’interno di ciascuna delle cellule beta selezionate. Questi siti sono noti come “punti caldi” della secrezione di insulina”. Ma il team ha scoperto che quando mancano i microtubuli dalle cellule beta, gli hotspot di secrezione si attivano in più cellule casuali piuttosto che solo in sottopopolazioni selezionate di cellule. Anche i tempi della secrezione di insulina cambiano, causando un rilascio prolungato ed eccessivo di insulina.

Questi cambiamenti nella secrezione guidati dai microtubuli erano indipendenti dal rilascio di calcio nelle cellule, che svolge anche un ruolo nella regolazione del rilascio di insulina. Ciò suggerisce che ci sono più sistemi a strati per la messa a punto del rilascio di insulina in queste cellule.

“I nostri risultati scoprono un nuovo ruolo per i microtubuli nella regolazione degli hotspot di secrezione di insulina in cellule selezionate, che porta al rilascio di insulina misurato con precisione e accuratamente temporizzato in risposta allo zucchero”, conclude l’autore senior Irina Kaverina, professore di biologia cellulare e dello sviluppo presso Vanderbilt Università. “Questo è un passo importante verso la comprensione di ciò che sta alla base della diversità funzionale delle cellule beta, uno dei parametri che cambia drasticamente nel diabete. Prevediamo che il nostro studio avrà, a lungo termine, un impatto per la futura prevenzione e terapia del diabete”.

Kaverina aggiunge che i prossimi passi per il suo team includono la determinazione del modo in cui i microtubuli regolano i siti di secrezione a livello molecolare e l’esplorazione di come questo processo cambia nelle condizioni della malattia.


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