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Sviluppo eterogeneo di popolazioni di cellule beta nei topi resistenti e suscettibili al diabete

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La progressiva disfunzione e il fallimento delle cellule ? che rilasciano insulina sono un segno distintivo del diabete di tipo 2 (T2D). I ricercatori della DZD hanno ora dimostrato che i topi resistenti e sensibili al diabete rispondono in modo diverso a una dieta ricca di carboidrati. L’espressione genica delle cellule beta dei topi resistenti al diabete è cambiata in modo tale che si è sviluppato un cluster protettivo di cellule beta. Nei topi inclini al diabete, l’incapacità di regolare l’espressione genica in risposta all’aumento dei livelli di glucosio nel sangue ha portato a un aumento dello stress metabolico e all’insufficienza delle cellule beta. Lo studio è stato pubblicato sulla rivista  Diabetes .

Per studiare i meccanismi della perdita di cellule beta nel T2D, i ricercatori del DZD hanno eseguito il sequenziamento dell’RNA unicellulare delle isole di Langerhans in due ceppi di topi obesi che differiscono nella loro suscettibilità al diabete. Sia i topi inclini al diabete che quelli resistenti al diabete hanno sei diversi gruppi di cellule beta nelle loro isole, che sono molto simili in abbondanza prima del trattamento. Tuttavia, dopo aver somministrato una dieta diabetogena ricca di carboidrati per due giorni, la composizione dei cluster di cellule beta differiva significativamente tra i ceppi. Le cellule insulari dei topi resistenti al diabete si sono sviluppate in un cluster di cellule beta protettive (Beta4). Questo cluster protettivo ha mostrato indicazioni di ridotta identità delle cellule beta (come la downregulation dei geni GLUT2, GLP1R e MafA). Le caratteristiche dell’espressione delle cellule beta mature sono diminuite. Ciò probabilmente porta a un minore assorbimento di glucosio e, per alcuni, persino ad aumentare la capacità di dividersi per produrre più cellule beta. Un il knockdown in vitro  di GLUT2 nelle cellule beta ha portato a una riduzione delle reazioni allo stress e una diminuzione dei marcatori di apoptosi (apoptosi = morte cellulare programmata). Ciò potrebbe spiegare la migliore sopravvivenza delle cellule beta nei topi resistenti al diabete.

Al contrario, le cellule beta di topi inclini al diabete hanno risposto con cambiamenti di espressione indicativi della pressione metabolica e dello stress nel reticolo endoplasmatico. Mancavano anche l’adattamento dell’espressione genica verso uno stato più dedifferenziato. Ciò può presumibilmente contribuire a una successiva perdita di cellule beta, che a sua volta contribuisce allo sviluppo del diabete.

“Il nostro studio fornisce nuovi indizi sul motivo per cui l’obesità non porta sempre al diabete di tipo 2. La capacità dei topi, e presumibilmente anche degli esseri umani, di rispondere a livelli elevati di glucosio nel sangue con una riduzione transitoria della loro identità beta cellulare sembra giocare un ruolo ruolo chiave nel proteggerli dalla perdita di funzione e/o dall’apoptosi”, ha affermato Annette Schürmann, autrice principale dello studio.

Informazioni sullo studio: 
I ricercatori del Centro tedesco per la ricerca sul diabete, Helmholtz Monaco e l’ospedale universitario Carl Gustav Carus e la Facoltà di medicina della TU Dresda sono stati coinvolti nello studio, guidato dall’Istituto tedesco di nutrizione umana Potsdam-Rehbruecke (DIfE )

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