Il gene sussurratore delle cellule beta
Esaminando il gene whisperer delle cellule beta e le sue implicazioni per la futura terapia del diabete
I ricercatori di Dresda, insieme ai colleghi danesi e finlandesi, identificano un gene che consente alle cellule beta di comunicare tra loro, aiutando il pancreas a rispondere al glucosio mediante la secrezione di insulina.
Il diabete, che colpisce milioni di persone in tutto il mondo, si sviluppa quando il corpo genera quantità insufficienti dell’ormone insulina, un ormone che mantiene sano lo zucchero nel sangue, o quando il corpo non può utilizzare efficacemente l’insulina che produce. Quando il numero di cellule beta è troppo basso o non funzionano correttamente, non viene rilasciata abbastanza insulina. Le cellule beta comunicano tra loro per secernere insulina in modo coordinato. Un team internazionale di scienziati del Max Planck Institute of Molecular Cell Biology and Genetics (MPI-CBG) di Dresda, in Germania, del Paul Langerhans Institute Dresden (PLID) e delle Università di Oulu, Finlandia e Copenaghen, La Danimarca ora mostra che il gene Wnt4 nelle cellule beta consente loro di rilevare il glucosio e rilasciare l’ormone insulina che consente ad altre cellule del corpo di immagazzinare glucosio. Queste intuizioni potrebbero aiutare a creare cellule beta sostitutive per la terapia del diabete in futuro.
CREDITO
Katsumoto et al., Nat Commun 13, 6255 (2022)
Alla nascita, un bambino inizia a mangiare il cibo e lo trasforma in energia. Molti nutrienti possono essere convertiti in zucchero (glucosio) ed essere rilasciati nel flusso sanguigno. Livelli di zucchero nel sangue più elevati segnalano alle cellule beta del pancreas di rilasciare insulina, che consente allo zucchero nel sangue di entrare nelle cellule per utilizzarlo o immagazzinarlo come energia. Tuttavia, in diverse fasi della vita, le cellule beta sensibili al cibo devono adattarsi a cibi e bisogni diversi. In un recente studio su Nature Communications, Anne Grapin-Botton, direttrice dell’MPI-CBG, e il suo team a Dresda e al Novo Nordisk Foundation Center for Stem Cell Biology di Copenaghen, in Danimarca, insieme ai colleghi della Facoltà di Medicina Carl Gustav Carus della Technische Universität Dresden hanno scoperto che il gene Wnt4 diventa attivo nelle cellule beta sensibili al cibo mentre maturano all’inizio della vita postnatale.
How it all began
La scoperta del ruolo di Wnt4 nello sviluppo di un pancreas iniziò negli anni ’90 all’Università di Harvard, quando Anne Grapin-Botton, all’epoca ricercatrice post-dottorato, discusse con Seppo Vainio, ora capo unità di ricerca dell’Università di Oulu. “Ricordo che quando ho lavorato con Wnt4 nello sviluppo del rene, abbiamo ipotizzato che questo segnale avrebbe avuto un ruolo anche nello sviluppo del pancreas”, afferma Seppo Vainio. Ma i ricercatori non avevano gli strumenti giusti in quel momento. Oltre 20 anni dopo, il ricercatore post-dottorato Keiichi Katsumoto nel laboratorio di Anne Grapin-Botton desiderava scoprire quale funzione ha il gene Wnt4 nello sviluppo del pancreas. Nel frattempo, il laboratorio di Vainio a Oulu aveva ulteriormente sviluppato i propri modelli di mouse: “Con tutti questi strumenti,
L’emozionante comunicazione tra le cellule beta
Keiichi Katsumoto descrive ciò che ha osservato: “Abbiamo scoperto che il gene Wnt4 è espresso nelle cellule beta durante la maturazione della cellula. Le cellule che iniziano a esprimere Wnt4 smettono di proliferare e diventano più funzionali. Abbiamo visto che con meno Wnt4, la cellula beta secerne meno insulina”. Il team ha scoperto che, sebbene le cellule beta fossero in grado di rilevare lo zucchero nel sangue, secernevano meno insulina in risposta al glucosio.
“Quando abbiamo visto che i topi senza il gene Wnt4 stavano diventando diabetici, sapevamo di aver trovato qualcosa di importante, ma non capivamo come si comportava”, afferma Anne Grapin-Botton, che ha supervisionato questo studio. “Abbiamo capito dal lavoro in altri organi, in particolare il nostro collaboratore Seppo Vainio e i suoi colleghi, che questo gene è un segnale inviato dalle cellule ad altri. È stato emozionante trovare la comunicazione tra le cellule beta nel pancreas, la sua conservazione in diverse specie animali e i meccanismi con cui opera, in particolare i profondi cambiamenti metabolici che provoca nelle cellule beta. Tuttavia, non capiamo ancora se le cellule beta rilasciano Wnt4 costantemente o in circostanze speciali. Sarà qualcosa che vogliamo esplorare in futuro”.
“I risultati suggeriscono anche che l’aumento di Wnt4 subito dopo la nascita consente alle cellule beta di maturare”, afferma Katsumoto. Il nostro prossimo passo è capire perché Wnt4 viene espresso quando le cellule maturano”. Questi risultati potrebbero supportare lo sviluppo di cellule beta sostitutive per la terapia del diabete con l’aggiunta di Wnt4 per promuovere la maturazione.
