Los microtúbulos - "autopistas" celulares que transportan carga a la membrana celular para la secreción - tienen un papel sorprendente en las células beta pancreáticas. En lugar de facilitar la secreción de insulina estimulada por glucosa, la limitan, informó un equipo de investigadores de Vanderbilt recientemente en Célula del desarrollo .
Los hallazgos revelan que los microtúbulos actúan como un "reóstato" celular para controlar con precisión la secreción de insulina y sugieren que la alteración de este control puede contribuir a la disfunción de las células beta y la diabetes tipo 2. La focalización en la regulación de los microtúbulos de la secreción de insulina puede ofrecer nuevas formas de tratardiabetes.
Irina Kaverina, Ph.D., Xiadong Zhu, Ph.D. y sus colegas comenzaron a usar las células beta pancreáticas como modelo para estudiar la función de los microtúbulos, para explorar cómo los microtúbulos "trafican" la carga como los gránulos de insulina desde el interior de la célulaa la periferia.
En sus estudios iniciales, los investigadores usaron compuestos para destruir los microtúbulos, luego estimularon los islotes pancreáticos con glucosa y midieron la cantidad de insulina secretada. Al faltar las carreteras de entrega, esperaban ver una reducción en la secreción de insulina.observó un fuerte aumento en la secreción.
"Fue tan sorprendente que no nos lo creíamos", dijo Kaverina, profesora asociada de Biología Celular y del Desarrollo.
Junto con Guoqiang Gu, Ph.D., profesor asociado de Biología Celular y del Desarrollo, y otros laboratorios de Vanderbilt, los investigadores demostraron que utilizando múltiples sistemas y tecnologías, los microtúbulos regulan negativamente la secreción de insulina en las células beta. Es importante destacar que el equipo de Gu destruyó los microtúbulos enratones y mostraron que tanto la secreción de insulina estimulada por glucosa como la eliminación de glucosa de la sangre aumentaron en comparación con los ratones con microtúbulos intactos.
"En cualquier modelo que probamos, la destrucción de los microtúbulos aumentó la secreción de insulina", dijo Kaverina. "¿Cómo podría ser que las estructuras que se supone que son carreteras internas que entregan cosas a la membrana realmente supriman la secreción?"
Aplicando técnicas de microscopía de súper resolución, los investigadores descubrieron que en las células beta, los microtúbulos no forman pistas similares a autopistas. En cambio, forman una malla compleja.
"Los gránulos de insulina 'caminan' al azar en la malla de microtúbulos, y los microtúbulos regulan el número de gránulos en la periferia celular para evitar la sobre-secreción", dijo Kaverina.
La glucosa, explicó, desestabiliza los microtúbulos justo dentro de la superficie celular para liberar la retención de microtúbulos en los gránulos de insulina y permitir la secreción.
Los investigadores sugirieron que las estrategias que desestabilizan los microtúbulos, tal vez mediante el suministro dirigido de fármacos al páncreas, podrían aumentar la secreción de insulina como una forma de tratar la diabetes.
Los investigadores también encontraron que la malla de microtúbulos era más densa en las células beta de los ratones con diabetes, en comparación con los ratones de control.
Los hallazgos sugieren que, en respuesta a la mayor demanda de insulina en la diabetes, los microtúbulos se vuelven más densos y menos dinámicos como mecanismo de retroalimentación, lo que finalmente detiene la función de las células beta, dijo Gu.
Los investigadores ahora están explorando cómo la glucosa regula la dinámica de los microtúbulos. También están interesados en estudiar los islotes humanos de pacientes con diabetes. Gu señaló que tales islotes generalmente han perdido la capacidad de secretar insulina, y sugirió que podría ser posible restaurar la insulinasecreción al manipular la dinámica de los microtúbulos.
También señaló una asociación entre las terapias contra el cáncer que se dirigen a los microtúbulos y el aumento del riesgo de diabetes en pacientes tratados. Los nuevos hallazgos sugieren que los tratamientos contra el cáncer que estabilizan los microtúbulos pueden reducir la secreción de insulina y promover la diabetes.
La regulación de la dinámica de los microtúbulos en las células beta, quizás en combinación con otros estimuladores de insulina, ofrece una nueva forma de tratar la diabetes, dijeron los investigadores.
Otros colaboradores de Vanderbilt incluyeron a Ruiying Hu, Marcela Brissova, Ph.D., Roland Stein, Ph.D. y Alvin Powers, MD. La investigación fue apoyada por subvenciones de los Institutos Nacionales de Salud DK020593, GM078373, DK065949,American Heart Association, el Departamento de Asuntos de Veteranos y la Juvenile Diabetes Research Foundation.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Centro médico de la Universidad de Vanderbilt . Original escrito por Leigh MacMillan. Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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