Studiul evidențiază importanța peroxizomilor în protejarea insulinei și sănătatea celulelor beta
Cercetătorii de la Pennington Biomedical Research Center al LSU au descoperit un rol anterior subestimat al structurilor mici din interiorul celulelor, numite peroxisomi, în protejarea insulinei și menținerea sănătății și maturității celulelor beta care produc insulină.
Peroxisomii sunt structuri minuscule din interiorul celulelor care ajută la eliminarea substanțelor dăunătoare, dar și la descompunerea grăsimilor. În studiile pe animale, cercetătorii au perturbat aceste structuri și au constatat că acest lucru a afectat celulele care produc insulină (numite celule beta sau β) în trei moduri: a promovat stresul oxidativ (un tip de uzură celulară), a modificat structura chimică a hormonului insulină și a redus semnele că aceste celule erau complet mature și funcționau normal. Ciudat, animalele au eliberat mai multă insulină ca răspuns la zahăr, dar corpurile lor erau mai puțin capabile să controleze nivelul de zahăr din sânge.
Studiul, publicat în JCI Insight, ajută la explicarea modului în care problemele din interiorul celulelor pot contribui la pierderea producției sănătoase de insulină observată în diabet. „Funcția redusă a peroxisomilor crește secreția de insulină, promovează oxidarea insulinei și afectează maturitatea celulelor β”, a declarat Dr. Jason Collier și Dr. Susan Burke de la Pennington Biomedical, împreună cu colaboratori de la Universitatea din Tennessee, Vanderbilt University Medical Center și Universitatea din Alabama la Birmingham.
O analiză mai atentă a mecanismului celular din spatele insulinei
Peroxisomii sunt structuri mici din interiorul celulelor care ajută la procesarea grăsimilor și gestionarea daunelor celulare produse în timpul metabolismului normal. Aceștia joacă roluri importante în echilibrul energetic și în menținerea balanței între speciile reactive de oxigen, care pot dăuna celulelor, și apărătorile antioxidante ale corpului.
Celulele beta sunt deosebit de vulnerabile la stresul oxidativ și se bazează pe procese metabolice atent coordonate pentru a produce și elibera insulină. Deși cercetările anterioare au stabilit că peroxisomii sunt importanți pentru metabolismul celular, rolul lor specific în funcția și maturitatea celulelor beta pancreatice a fost mai puțin bine înțeles.
Dysfuncția celulelor beta este un semn distinctiv al diabetului de tip 2, dar procesele celulare care determină pierderea capacității de funcționare normală a celulelor beta nu sunt complet elucidate. Noile constatări sugerează că perturbările în modul în care celulele beta procesează grăsimile și gestionează stresul oxidativ pot contribui la această disfuncție.
Pentru a investiga rolul peroxisomilor, cercetătorii au folosit modele animale genetic modificate în care gena Pex5, necesară pentru funcția normală a peroxisomilor, a fost eliminată specific în celulele pancreatice sau în celulele beta producătoare de insulină. Cercetătorii au evaluat apoi toleranța la glucoză, secreția de insulină, stresul oxidativ, metabolismul și markerii maturității celulelor beta.
Celulele beta sunt extrem de sensibile la schimbările din mediul lor metabolic. Descoperirile noastre indică un rol important pentru peroxisomi în ajutarea celulelor beta să gestioneze un mediu sănătos, protejând insulina de daune și menținând o identitate matură. Acest lucru ne oferă o altă piesă din puzzle-ul înțelegerii modului în care celulele beta devin disfuncționale și ridică noi întrebări despre relevanța acestor căi în bolile metabolice la oameni.
Mai multă insulină nu înseamnă un control mai bun al zahărului din sânge
Animalele cu funcție peroxisomală afectată au dezvoltat probleme în controlul nivelului de zahăr din sânge devreme în viață, o afecțiune cunoscută sub numele de intoleranță la glucoză. În ciuda acestei reglări afectate a glucozei, animalele au arătat o secreție crescută de insulină din celulele beta.
Cercetătorii au constatat că o parte din insulina secretată a suferit oxidare, ceea ce înseamnă că proteinele de insulină au experimentat modificări chimice asociate cu stresul oxidativ. Folosind spectrometria de masă avansată, cercetătorii au identificat proteine de insulină oxidate, precum și un peptide derivat din insulină truncat în modelele animale cu deficit peroxisomal.
Constatările sugerează că producerea de mai multă insulină nu este neapărat suficientă pentru a menține o reglare normală a glucozei. Integritatea proteinei de insulină și sănătatea celulelor beta care o produc par să fie, de asemenea, importante. Rezultatele cercetării susțin premisa că pierderea peroxisomilor funcționali supune celulele beta la un stres metabolic și oxidativ semnificativ.
Peroxisomii par să contribuie, de asemenea, la menținerea identității celulelor beta
Celulele beta sănătoase au caracteristici specializate care le permit să producă și să elibereze eficient insulină. Cercetătorii au descoperit că funcția peroxisomală afectată a redus markerii asociați cu această identitate matură a celulelor beta.
Aceasta sugerează că peroxisomii ar putea juca un rol nu doar în protejarea insulinei de modificarea și degradarea oxidativă, ci și în ajutarea celulelor beta să își mențină caracteristicile specializate necesare pentru o funcție normală.
De asemenea, efectele au fost diferite între modelele animale masculine și cele feminine. Animalele masculine au dezvoltat un fenotip metabolic mai pronunțat, inclusiv intoleranță la glucoză și secreție crescută de insulină, în timp ce femelele au arătat o reacție metabolică mai ușoară. Totuși, atât masculii, cât și femelele au demonstrat dovezi ale reducerii maturității celulelor beta.
„Aceste descoperiri oferă noi perspective asupra relației dintre metabolismul celular, stresul oxidativ, integritatea insulinei și sănătatea celulelor beta”, a declarat Dr. Burke. „Cercetări suplimentare vor fi necesare pentru a determina dacă funcția peroxisomală afectată contribuie la disfuncția celulelor beta la persoanele cu obezitate, prediabet, diabet sau alte boli metabolice.”
