La obesidad cambia la respuesta celular a la glucosa, utiliza una vía metabólica más lenta en el hígado de ratón
La red transómica incluye vías reguladoras que son específicas de ratones obesos y específicas de ratones sanos. La codificación por colores destaca las vías que responden a la glucosa solo en ratones de peso normal (WT, azul), solo en ratones obesos (ob/ob, rojo), vías en común (verde) y vías que reaccionan de manera opuesta en ratones obesos y normales. ratones de peso (rosa). Crédito: Toshiya Kokaji, CC-BY, publicado por primera vez en Science Signaling, DOI: 10.1126/scisignal.aaz1236
Las células sanas y las células con diabetes tipo 2 usan vías completamente diferentes para controlar los niveles de azúcar en la sangre, según los resultados de un estudio en ratones. Los investigadores utilizaron un enfoque transómico, combinando datos de genes (transcriptómica) y metabolitos (metabolómica) para identificar y conectar los muchos procesos separados involucrados en la respuesta a la glucosa.
«Muchas vías regulatorias para la diabetes ya son bien conocidas. Lo que hemos hecho es mapear el panorama total de la regulación de la diabetes», dijo el profesor Shinya Kuroda, líder del Laboratorio de Biología de Sistemas de la Universidad de Tokio. El equipo de Kuroda mapeó previamente las diferentes vías de señalización celular activadas en respuesta a concentraciones altas o bajas de insulina.
«Esperábamos solo pequeñas diferencias entre la red reguladora saludable y la de diabetes, pero descubrimos que eran totalmente diferentes». dijo Kuroda.
Los ratones obesos carecen de la mayor parte de la respuesta rápida a la glucosa que se encuentra en un metabolismo saludable, y en su lugar confían en métodos mucho más lentos, como cambiar la expresión génica.
Construir una red transómica de respuesta de la glucosa
Después de comer o beber una bebida azucarada, la insulina activa las células para permitir que las moléculas de glucosa pasen de la sangre a las células, donde la glucosa se descompone y se convierte en energía. En la diabetes tipo 2, las células se vuelven insensibles a la insulina, por lo que la glucosa permanece en la sangre, lo que provoca niveles altos de azúcar en sangre prolongados, lo que se conoce como hiperglucemia.
Décadas de investigación sobre la diabetes han revelado que muchas vías de señalización se activan cuando hay glucosa en el interior. la célula. Muchos de esos caminos involucran enzimas y pequeñas moléculas llamadas metabolitos, que son en sí mismos productos de los caminos metabólicos.
El equipo de Kuroda estudió ratones sanos y una cepa de ratones con una mutación genética que hace que los ratones coman en exceso y desarrollen diabetes. en la edad adulta Todos los ratones bebieron agua azucarada y luego los investigadores esperaron entre 20 minutos y cuatro horas antes de tomar muestras de sangre y diseccionar su hígado. El hígado es un sitio importante del metabolismo de la glucosa tanto en ratones como en humanos.
Los investigadores utilizaron una amplia variedad de experimentos para identificar moléculas que cambiaban en respuesta a la glucosa.
Después de recopilar los datos , los investigadores buscaron en las bases de datos científicas información sobre cualquier molécula sensible a la glucosa que hubieran identificado en sus mediciones. El conocimiento de las bases de datos permitió a los investigadores conectar estas moléculas individuales a redes de vías de señalización intercelular.
La transómica permite a los investigadores convertir una larga lista de mediciones discretas en una amplia red de conocimientos sobre cómo reaccionan las células a la glucosa. .
El análisis se complicó por el hecho de que las bases de datos científicas son altamente especializadas, con diferentes bases de datos dedicadas a tipos individuales de moléculas. Por ejemplo, una base de datos sobre genes no está conectada a una base de datos sobre enzimas.
El investigador asociado del proyecto, Toshiya Kokaji, primer autor de la publicación de investigación, estima que tomó cuatro años completar el análisis de datos y construir el red transómica.
«Ahora que la tubería está definida, podemos completar el análisis de datos y la construcción de la red transómica en uno o dos años», dijo Kokaji.
Investigadores construyó un mapa transómico de cinco capas con información sobre la señalización de la insulina, factores de transcripción (tipos de proteínas que regulan la actividad de los genes), enzimas, reacciones metabólicas y metabolitos.
Mapeo de las diferentes respuestas de glucosa de las células
La codificación por colores de las moléculas sensibles a la glucosa que se midieron en ratones sanos u obesos reveló las rutas de señalización muy diferentes que utilizan.
Los ratones sanos responden rápidamente a la glucosa usando enzimas y metabolitos producidos como subproductos de metabolismo de la glucosa, volviendo al nivel normal de azúcar en la sangre s en aproximadamente una hora.
Los ratones obesos carecen de la mayor parte de esta respuesta rápida, en cambio, cambian la expresión de algunos genes durante varias horas y producen diferentes moléculas para hacer frente a la glucosa.
Esto enfoque más lento y muy diferente en ratones obesos se ajusta a la comprensión típica de la diabetes como el deterioro global del control metabólico. Además, el enfoque utilizado en ratones obesos requiere que las células gasten más energía en comparación con las rutas específicas y especializadas activadas en las células sanas.
Los investigadores esperan que los datos contenidos en la red transómica permitan a la comunidad científica para encontrar nuevas vías de señalización celular para explorar, tanto en general como para el metabolismo específico de la glucosa.
El equipo de investigación planea continuar su análisis transómico de la respuesta de la glucosa agregando capas adicionales de información a la red y estudiando respuesta de glucosa en otros tipos de células que consumen grandes cantidades de glucosa, como las células musculares.
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Insulina rastreada a través de la célula utilizando un nuevo método que combina la base de datos y los resultados experimentales con obesidad Señalización científica. DOI: 10.1126/scisignal.aaz1236 Información de la revista: Science Signaling
Proporcionado por la Universidad de Tokio Cita: La obesidad cambia la respuesta celular a la glucosa, utiliza una ruta metabólica más lenta en ratones hígado (2020, 1 de diciembre) recuperado el 30 de agosto de 2022 de https://medicalxpress.com/news/2020-12-obesity-cell-response-glucose-slower.html Este documento está sujeto a derechos de autor. Aparte de cualquier trato justo con fines de estudio o investigación privados, ninguna parte puede reproducirse sin el permiso por escrito. El contenido se proporciona únicamente con fines informativos.