In risposta a bassi livelli di zucchero nel sangue, le cellule delle isole pancreatiche delle persone con diabete rilasciano molto più di un ormone chiamato glucagone rispetto alle cellule delle isole delle persone sane, secondo un nuovo studio dei ricercatori della Stanford University School of Medicine.
La scoperta è stata fatta utilizzando un nuovo modello murino di diabete progettato dagli scienziati di Stanford che per la prima volta permette studi funzionali delle cellule alfa umane trapiantate.
Il glucagone è prodotto dalle cellule alfa nelle isole pancreatiche mentre l’insulina è prodotta dalle cellule beta. I difetti della produzione di insulina e delle cellule beta sono stati ritenuti i principali responsabili del diabete. Lo studio attuale, tuttavia, supporta la crescente consapevolezza che il diabete è probabilmente dovuto a difetti in più tipi di cellule e sottolinea l’importanza del modello murino per simulare più accuratamente le complessità della malattia.
“Le nostre indagini supportano l’idea che il diabete non deriva solo da un difetto nelle cellule beta pancreatiche, ma anche nelle cellule alfa che producono glucagone”, ha detto Seung Kim, MD, PhD, professore di biologia dello sviluppo e direttore dello Stanford Diabetes Research Center. “Questo era stato sospettato, ma il nostro studio con isolotti umani fornisce nuove prove senza precedenti per sostenere questa idea.”
Kim è l’autore senior dello studio, che è stato pubblicato 8 giugno in Nature Metabolism. Lo studente laureato Krissie Téllez e il ricercatore Yan Hang, PhD, condividono la paternità dello studio.
Nelle persone sane, il glucagone lavora in tandem con l’insulina per controllare strettamente i livelli di zucchero nel sangue. Subito dopo un pasto, l’insulina attiva la rimozione del glucosio dal sangue e promuove il suo stoccaggio in organi come il fegato. Al contrario, quando i livelli di zucchero nel sangue diventano bassi, il glucagone stimola il rilascio del glucosio immagazzinato nel flusso sanguigno.
Strutture identiche del glucagone
Le ricerche precedenti sulla relazione tra insulina e glucagone sono state ostacolate dal fatto che il glucagone di topo e quello umano hanno una struttura identica. È impossibile distinguerli l’uno dall’altro dopo che le isole umane sono state trapiantate in topi da laboratorio. Di conseguenza, i ricercatori potevano solo studiare la produzione di glucagone umano da parte delle cellule alfa in provette o piatti di coltura, che non imita accuratamente ciò che accade nel corpo.
Hang, Téllez e i loro colleghi hanno deciso di progettare un ceppo di topo incapace di produrre il proprio glucagone. Hanno usato un processo di editing genetico chiamato CRISPR per rimuovere un piccolo pezzo di DNA dell’animale che codifica per la proteina del glucagone. Il processo è stato laborioso e richiede tempo, prendendo più di due anni per completare.