En respuesta a los niveles bajos de azúcar en sangre, las células de los islotes pancreáticos de las personas con diabetes liberan una cantidad significativamente mayor de una hormona llamada glucagón que las células de los islotes de las personas sanas, según un nuevo estudio realizado por investigadores de la Facultad de Medicina de la Universidad de Stanford.
El descubrimiento se realizó utilizando un nuevo modelo de ratón de diabetes diseñado por científicos de Stanford que permite por primera vez realizar estudios funcionales de las células alfa humanas trasplantadas.
El glucagón es producido por las células alfa de los islotes pancreáticos, mientras que la insulina es producida por las células beta. Se ha pensado que los defectos en la producción de insulina y en las células beta son los principales causantes de la diabetes. El estudio actual, sin embargo, apoya la creciente comprensión de que la diabetes se debe probablemente a defectos en múltiples tipos de células y destaca la importancia del modelo de ratón para simular con mayor precisión las complejidades de la enfermedad.
«Nuestras investigaciones apoyan la idea de que la diabetes es el resultado no sólo de un defecto en las células beta pancreáticas, sino también en las células alfa que producen glucagón», dijo el doctor Seung Kim, profesor de biología del desarrollo y director del Centro de Investigación de la Diabetes de Stanford. «Esto se había sospechado, pero nuestro estudio con islotes humanos proporciona pruebas nuevas y sin precedentes para apoyar esta idea».
Kim es el autor principal del estudio, que se publicó el 8 de junio en Nature Metabolism. La estudiante de posgrado Krissie Téllez y el científico investigador Yan Hang, PhD, comparten la autoría principal del estudio.
En las personas sanas, el glucagón trabaja en tándem con la insulina para controlar estrictamente los niveles de azúcar en sangre. Inmediatamente después de una comida, la insulina desencadena la eliminación de la glucosa de la sangre y promueve su almacenamiento en órganos como el hígado. Por el contrario, cuando los niveles de azúcar en sangre son bajos, el glucagón estimula la liberación de la glucosa almacenada en el torrente sanguíneo.
Estructuras idénticas del glucagón
Las investigaciones anteriores sobre la relación entre la insulina y el glucagón se han visto obstaculizadas por el hecho de que el glucagón de los ratones y el de los humanos tienen una estructura idéntica. Es imposible distinguir uno de otro después de trasplantar islotes humanos a ratones de laboratorio. Por ello, los investigadores sólo podían estudiar la producción de glucagón humano por parte de las células alfa en tubos de ensayo o placas de cultivo, lo que no imita con exactitud lo que ocurre en el organismo.
Hang, Téllez y sus colegas se propusieron diseñar una cepa de ratón incapaz de producir su propio glucagón. Utilizaron un proceso de edición genética llamado CRISPR para eliminar una pequeña parte del ADN del animal que codifica para la proteína del glucagón. El proceso fue laborioso y largo, y tardó más de dos años en completarse.