Anche tra le cellule beta c'è una cellula alfa / Even amongst beta cells, there’s an alpha

Anche tra le cellule beta c'è una cellula alfa / Even amongst beta cells, there’s an alpha

Segnalato dal Dott. Giuseppe Cotellessa / Reported by Dr. Giuseppe Cotellessa

Uno studio recente ha scoperto che un gruppo speciale di cellule beta del pancreas è fondamentale per innescare la risposta glicemica.

Sappiamo che le cellule beta del pancreas svolgono un ruolo importante nella regolazione del livello di zucchero nel sangue, ma tutte le cellule beta sono ugualmente sensibili allo zucchero? Un gruppo guidato da ricercatori della Technische Universität Dresden (Germania) ha utilizzato il pesce zebra come organismo modello per determinare proprio questo, sperando di comprendere meglio come funzionano le cellule beta per sviluppare trattamenti migliori per il diabete.

La capacità di regolare lo zucchero nel sangue è essenziale per la nostra salute. Quando le cellule beta riconoscono per la prima volta livelli di glucosio più elevati, si depolarizzano per innescare un aumento del calcio intracellulare ed il rapido rilascio di un'ondata di insulina. La seconda fase di questo processo è un rilascio di insulina più sostenuto. Questa capacità di regolare lo zucchero nel sangue è interrotta nel diabete, con individui con prediabete che mostrano un rilascio iniziale di insulina compromesso e individui con diabete di tipo 2 che mostrano inoltre una seconda fase di rilascio di insulina compromessa.

Per ottenere una visione più approfondita della funzione delle cellule beta pancreatiche, i ricercatori si sono rivolti ad un organismo modello trasparente con organi non dissimili dai nostri. I pesci zebra offrono ai ricercatori la possibilità di osservare il pancreas in tempo reale nei pesci viventi. Il gruppo ha utilizzato l'optogenetica, una tecnica basata sulla luce che accende o spegne singole cellule con un fascio di luce, per sondare il ruolo delle singole cellule beta nella risposta al glucosio, conducendo un'attivazione e un'inattivazione mirate delle cellule beta.

Hanno osservato che un particolare gruppo di cellule beta risponde più rapidamente al glucosio rispetto agli altri. Hanno chiamato questo gruppo "first responders" e hanno etichettato l'altro gruppo "follower cells". Volevano scoprire se l'attivazione dei first responders è una parte essenziale della risposta al glucosio delle cellule follower. Utilizzando l'optogenetica, hanno spento le cellule first responders e hanno osservato che le cellule follower hanno successivamente mostrato una risposta al glucosio inferiore. Quando hanno attivato selettivamente i first responders, la risposta delle cellule follower è stata migliorata.

"I primi soccorritori si trovano in cima alla gerarchia delle cellule beta quando si tratta di controllo della risposta allo zucchero. È interessante notare che solo circa il 10% delle cellule beta agisce come primo soccorritore. Ciò suggerisce che questa piccola popolazione di cellule funge da centro di controllo per la regolazione dell'attività del resto delle cellule beta", ha spiegato l'autore senior Nikolay Ninov.

Il gruppo di ricerca ha fatto un ulteriore passo avanti, caratterizzando geneticamente i primi soccorritori per capire cosa li rende diversi dalle cellule follower. Confrontando l'espressione genica delle cellule beta altamente sensibili al glucosio con quelle meno sensibili, hanno scoperto che i primi soccorritori svolgono un ruolo nella produzione di vitamina B6, esprimendo un enzima essenziale per la trasformazione della B6 alimentare inattiva nella sua forma attiva che può essere utilizzata dalle cellule.

Quando la produzione di B6 è stata disattivata nelle cellule di primo intervento nel pancreas sia dei pesci zebra che dei topi, hanno scoperto che la risposta delle cellule beta all'aumento dei livelli di glucosio era ridotta. "Questo indica che la vitamina B6 svolge un ruolo evolutivamente conservato nella risposta al glucosio. È possibile che i primi soccorritori producano e forniscano vitamina B6 al resto delle cellule beta per regolarne l'attività. Verificare se questo è effettivamente il caso è uno dei nostri prossimi passi", ha riferito Ninov.

Ora che sanno che la vitamina B6 svolge un ruolo significativo nella risposta al glucosio, i ricercatori sono interessati ad esplorare il collegamento precedentemente studiato tra questa vitamina e la malattia metabolica, nonché il diabete di tipo 2. Comprendendo meglio le cellule beta ed i fattori coinvolti nel loro corretto funzionamento, potremmo essere in grado di saperne di più sulla patologia del diabete e sui potenziali nuovi trattamenti.

ENGLISH

A recent study identified that a special group of pancreatic beta cells are crucial for triggering the blood sugar response.

We know that beta cells of the pancreas play an important role in regulating our blood sugar, but are all beta cells equally sensitive to sugar? A team led by researchers at Technische Universität Dresden (Germany) have utilized zebrafish as a model organism to determine just this, hoping to better understand how beta cells function to develop better treatments for diabetes.

The ability to regulate blood sugar is essential to our health. When beta cells first recognize higher glucose levels, they depolarize to trigger an increase in intracellular calcium and the rapid release of a wave of insulin. The second phase of this process is a more sustained insulin release. This ability to regulate blood sugar is disrupted in diabetes, with individuals with prediabetes showing an impaired initial insulin release and individuals with type 2 diabetes additionally showing an impaired second insulin release phase.

To gain a deeper insight into pancreatic beta cell function, the researchers turned to a transparent model organism with organs not dissimilar from our own. Zebrafish offer researchers the ability to observe the pancreas in real-time in living fish. The team utilized optogenetics – a light-based technique that turns single cells on or off with a beam of light – to probe the role of individual beta cells in the glucose response, conducting targeted activation and inactivation of beta cells.

They observed that a particular group of beta cells respond quicker to glucose than the others. They called this group the ‘first responders’ and labeled the other group the ‘follower cells’. They wanted to find out if first responders’ activation is an essential part of follower cells’ glucose response. Using optogenetics, they turned off the first responder cells and observed that the follower cells subsequently exhibited a lower glucose response. When they selectively activated first responders, the follower cells’ response was enhanced.

“The first responders lie at the top of the beta cell hierarchy when it comes to control of the sugar response. Interestingly, only about 10% of the beta cells act as first responders. It suggests that this small population of cells serves as a control center for regulating the activity of the rest of the beta cells,” explained senior author Nikolay Ninov.

The research team went one step further, genetically characterizing first responders to figure out what makes them different from follower cells. Comparing the gene expression of highly glucose-sensitive beta cells with less sensitive cells, they found that first responders play a role in the production of vitamin B6, expressing an enzyme essential to the transformation of inactive dietary B6 into its active form that can be used by cells.

When the B6 production was turned off in first-responder cells in the pancreas of both zebrafish and mice, they found that the beta cells’ response to rising glucose levels was reduced. “This indicates that vitamin B6 plays an evolutionarily conserved role in the response to glucose. It is possible that the first responders produce and supply Vitamin B6 to the rest of the beta cells to regulate their activity. Checking whether this indeed is the case is one of our next steps,” reported Ninov.

Now that they know that vitamin B6 plays a significant role in glucose response, the researchers are interested in exploring the previously researched link between this vitamin and metabolic disease as well as type 2 diabetes. By understanding more about beta cells and the factors involved in their proper function, we may be able to learn more about diabetes pathology and potential new treatments.

Da:

https://www.biotechniques.com/cell-and-tissue-biology/even-amongst-beta-cells-theres-an-alpha/