I ricercatori dell’Oregon State University hanno inventato un nuovo metodo analitico che fa luce su un mistero duraturo riguardante il diabete di tipo 2: perché alcuni pazienti obesi sviluppano la malattia e altri no.
Il diabete di tipo 2 è una grave malattia metabolica che colpisce circa un americano su 10. Precedentemente noto come diabete dell’età adulta, è una condizione cronica che colpisce il modo in cui il corpo metabolizza il glucosio, uno zucchero che è una fonte fondamentale di energia. Questo tipo di diabete è spesso associato all’obesità.
Per alcuni pazienti, ciò significa che il loro corpo non risponde adeguatamente all’insulina: resiste agli effetti dell’insulina, l’ormone prodotto dal pancreas che apre la porta allo zucchero per entrare nelle cellule. Nelle fasi successive della malattia, quando il pancreas è esaurito, i pazienti non producono abbastanza insulina per mantenere i livelli normali di glucosio.
In entrambi i casi, lo zucchero si accumula nel flusso sanguigno e, se non trattato, l’effetto danneggia molti organi principali, a volte in modo invalidante o pericoloso per la vita. Un fattore di rischio chiave per il diabete di tipo 2 è il sovrappeso, spesso dovuto al consumo di troppi grassi e zuccheri in combinazione con una scarsa attività fisica.
Andrey Morgun e Natalia Shulzhenko dell’OSU e Giorgio Trinchieri del National Cancer Institute hanno sviluppato una nuova tecnica analitica, l’analisi della rete multiorgano, per esplorare i meccanismi alla base della resistenza all’insulina sistemica allo stadio iniziale.
Gli scienziati hanno cercato di scoprire quali organi, percorsi biologici e geni svolgono un ruolo.
I risultati, che mostrano che un particolare tipo di microbo intestinale porta al tessuto adiposo bianco contenente cellule macrofagiche – grandi cellule che fanno parte del sistema immunitario – associate all’insulino-resistenza, sono state pubblicate sul Journal of Experimental Medicine .
Nel corpo umano, il tessuto adiposo bianco è il principale tipo di grasso.
“I nostri esperimenti e le nostre analisi prevedono che una dieta ricca di grassi/zuccheri agisca principalmente nel tessuto adiposo bianco provocando danni correlati al microbiota al processo di sintesi energetica, portando alla resistenza all’insulina sistemica”, ha affermato Morgun, professore associato di scienze farmaceutiche in l’OSU College of Pharmacy. “Trattamenti che modificano il microbiota di un paziente in modi che prendono di mira la resistenza all’insulina nelle cellule macrofagiche del tessuto adiposo potrebbero essere una nuova strategia terapeutica per il diabete di tipo 2”.
Il microbioma intestinale umano presenta più di 10 trilioni di cellule microbiche provenienti da circa 1.000 diverse specie batteriche.
Morgun e Shulzhenko, un professore associato presso il Carlson College of Veterinary Medicine dell’OSU, in una ricerca precedente hanno sviluppato un metodo computazionale, l’analisi della rete transkingdom, che prevede specifici tipi di batteri che controllano l’espressione dei geni dei mammiferi collegati a condizioni mediche specifiche come il diabete.
“Il diabete di tipo 2 è una pandemia globale e si prevede che il numero di diagnosi continuerà ad aumentare nei prossimi 10 anni”, ha affermato Shulzhenko. “La cosiddetta ‘dieta occidentale’ – ricca di grassi saturi e zuccheri raffinati – è uno dei fattori primari. Ma i batteri intestinali hanno un ruolo importante da svolgere nel mediare gli effetti della dieta”.
Nel nuovo studio, gli scienziati hanno fatto affidamento sia sull’analisi della rete del transkingdom che sull’analisi della rete multiorgano. Hanno anche condotto esperimenti sui topi, osservando l’intestino, il fegato, i muscoli e il tessuto adiposo bianco, ed hanno esaminato la firma molecolare – quali geni venivano espressi – dei macrofagi del tessuto adiposo bianco in pazienti obesi.
“Il diabete indotto dalla dieta occidentale è caratterizzato da un danno mitocondriale microbiota-dipendente”, ha detto Morgun. “Il tessuto adiposo ha un ruolo predominante nell’insulino-resistenza sistemica e abbiamo caratterizzato il programma di espressione genica e il principale regolatore chiave dei macrofagi del tessuto adiposo che sono associati all’insulino-resistenza. Abbiamo scoperto che il microbo Oscillibacter, arricchito da una dieta occidentale, provoca un aumento del macrofago del tessuto adiposo insulino-resistente”.
I ricercatori aggiungono, tuttavia, che Oscillibacter non è probabilmente l’unico regolatore microbico per l’espressione del gene chiave che hanno identificato – Mmp12 – e che il percorso Mmp12, sebbene chiaramente strumentale, probabilmente non è l’unico percorso importante, a seconda di quali microbi intestinali sono regalo.
“In precedenza abbiamo dimostrato che Romboutsia ilealis peggiora la tolleranza al glucosio inibendo i livelli di insulina, che possono essere rilevanti per gli stadi più avanzati del diabete di tipo 2”, ha detto Shulzhenko.
A questa ricerca hanno partecipato anche Zhipeng Li, Manoj Gurung, Jacob W. Pederson, Renee Greer, Stephany Vasquez-Perez e Hyekyoung You del Carlson College of Veterinary Medicine e Richard Rodrigues, Jyothi Padiadpu, Nolan Newman e Kaito Hioki del College of Pharmacy , così come gli scienziati del National Cancer Institute, del National Institute of Allergy and Infectious Diseases e della Monash University in Australia.