Credito: Weill Cornell Medicina
Diversi tipi di cellule beta producono insulina nel pancreas, contribuendo a bilanciare i livelli di zucchero nel sangue. La perdita di un tipo particolarmente produttivo di cellule beta può contribuire allo sviluppo del diabete, secondo un nuovo studio dei ricercatori di Weill Cornell Medicine.
Nello studio, pubblicato il 16 marzo su Nature Cell Biology , il dottor James Lo, professore associato di medicina alla Weill Cornell Medicine, e colleghi hanno misurato l’espressione genica in singole cellule beta raccolte dai topi per determinare quanti diversi tipi di cellule beta esistono nel pancreas. Il team ha scoperto quattro distinti tipi di cellule beta, incluso uno che si è distinto.
Il gruppo di cellule beta del cluster 1 produceva più insulina rispetto alle altre cellule beta e appariva più capace di metabolizzare lo zucchero. Lo studio ha anche dimostrato che la perdita di questo tipo di cellule beta potrebbe contribuire al diabete di tipo 2 .
“Prima di questo, la gente pensava che una cellula beta fosse una cellula beta, e si limitavano a contare le cellule beta totali”, ha detto il dott. Lo, che è anche membro del Weill Center for Metabolic Health e del Cardiovascular Research Institute presso Weill Cornell Medicine e un cardiologo al NewYork-Presbyterian/Weill Cornell Medical Center. “Ma questo studio ci dice che potrebbe essere importante sottotipizzare le cellule beta e che abbiamo bisogno di studiare il ruolo di queste speciali cellule beta del cluster 1 nel diabete”.
Dott. Doron Betel, Jingli Cao, Geoffrey Pitt e Shuibing Chen della Weill Cornell Medicine hanno collaborato con il dottor Lo per portare avanti lo studio.
I ricercatori hanno utilizzato una tecnica chiamata trascrittomica a singola cellula per misurare tutti i geni espressi nelle singole cellule beta di topo e quindi hanno utilizzato tali informazioni per raggrupparle in quattro tipi.
Le cellule beta del cluster 1 avevano una firma di espressione genica unica che includeva un’alta espressione di geni che aiutano le centrali elettriche cellulari chiamate mitocondri a scomporre lo zucchero e alimentarle a secernere più insulina. Inoltre, hanno potuto distinguere le cellule beta del cluster 1 dagli altri tipi di cellule beta per l’elevata espressione del gene CD63, che ha consentito loro di utilizzare la proteina CD63 come marcatore per questo specifico tipo di cellula beta.
“L’espressione di CD63 ci ha fornito un modo per identificare le cellule senza distruggerle e ci ha permesso di studiare le cellule vive”, ha detto.
Quando il team ha esaminato le cellule beta umane e di topo, ha scoperto che le cellule beta del cluster 1 con un’elevata espressione del gene CD63 producono più insulina in risposta allo zucchero rispetto agli altri tre tipi di cellule beta con bassa espressione del CD63.
“Sono cellule beta ad alto funzionamento”, ha detto il dottor Lo. “Pensiamo che possano sostenere la maggior parte del carico di lavoro della produzione di insulina, quindi la loro perdita potrebbe avere impatti profondi”.
Nei topi alimentati con una dieta ad alto contenuto di grassi che induce obesità e nei topi con diabete di tipo 2, il numero di queste cellule beta che producono insulina è diminuito.
“Poiché il numero di cellule CD63 cluster 1/high è diminuito, potresti avere una minore produzione di insulina, che potrebbe svolgere un ruolo importante nello sviluppo del diabete”, ha affermato.
Il trapianto di cellule beta con un’elevata produzione di CD63 in topi con diabete di tipo 2 ha riportato alla normalità i livelli di zucchero nel sangue. Ma la rimozione delle cellule trapiantate ha causato il ritorno di alti livelli di zucchero nel sangue. Il trapianto di cellule beta a bassa produzione di CD63 nei topi non ha riportato la glicemia a livelli normali. Le cellule beta basse CD63 trapiantate invece apparivano disfunzionali.
La scoperta potrebbe avere importanti implicazioni per l’uso dei trapianti di cellule beta per il trattamento del diabete, ha affermato il dottor Lo. Per esempio, potrebbe essere meglio trapiantare solo cellule beta ad alto CD63. Ha notato che potrebbe anche essere possibile trapiantare meno di queste cellule altamente produttive. Il team del Dr. Lo ha anche scoperto che gli esseri umani con diabete di tipo 2 avevano livelli più bassi di cellule beta CD63 elevate rispetto a quelli senza diabete.
Successivamente, il dottor Lo ei suoi colleghi vorrebbero scoprire cosa succede alle cellule beta ad alta produzione di CD63 nei topi con diabete e come evitare che scompaiano.
“Se riusciamo a capire come tenerli in giro più a lungo, sopravvissuti e funzionali, ciò potrebbe portare a modi migliori per trattare o prevenire il diabete di tipo 2”, ha detto.
Vorrebbero anche studiare come i trattamenti esistenti per il diabete influenzano tutti i tipi di cellule beta. Gli agonisti del GLP-1, che aiutano ad aumentare il rilascio di insulina nelle persone con diabete, interagiscono con cellule beta ad alta e bassa produzione di CD63.
“Il nostro studio mostra anche che gli agonisti del GLP-1 potrebbero anche essere un modo per far funzionare meglio le cellule beta a bassa produzione di CD63”, ha detto il dott. Lo.
Ulteriori informazioni: Alfonso Rubio-Navarro et al, Un sottogruppo di cellule beta con una maggiore secrezione di insulina e il metabolismo del glucosio è ridotto nel diabete di tipo 2, Nature Cell Biology (2023). DOI: 10.1038/s41556-023-01103-1 . www.nature.com/articles/s41556-023-01103-1