Mientras espera la comida: las sorprendentes células intestinales fetales que producen insulina
Tanto en las células FIKL del intestino delgado (arriba) como en las células beta del páncreas (abajo), las moléculas de ARNm para producir insulina (magenta) se encuentran más cerca al centro de la célula, mientras que la propia insulina (verde) se acumula en el lado exterior de la célula, desde donde se liberará. Crédito: Instituto de Ciencias Weizmann
Una «licencia» exclusiva para producir insulina en el cuerpo humano pertenece a las células beta dispersas por todo el páncreas. Pero debido a que las células beta pueden volverse escasas o disfuncionales en las personas con diabetes, los científicos han estado buscando otras células que puedan ser inducidas a fabricar la hormona reguladora de la glucosa vital. En un estudio publicado hoy en Nature Medicine, investigadores del Instituto de Ciencias Weizmann y de la Facultad de Medicina de Yale descubrieron células productoras de insulina en un lugar inesperado, el intestino fetal. Este descubrimiento puede abrir nuevas direcciones en el futuro desarrollo de posibles tratamientos para la diabetes.
Cuando el feto crece en el útero, muchas de sus células están indecisas sobre su destino futuro, por lo que sus identidades no se diluyen durante un tiempo. Esto es particularmente cierto en el caso de las células del intestino fetal: en el segundo trimestre, el intestino ya está completamente formado, pero mientras aún está en el útero no necesita absorber alimentos ni prevenir infecciones. El Prof. Shalev Itzkovitz del Departamento de Biología de Células Moleculares de Weizmann unió fuerzas con la pediatra Prof. Liza Konnikova de la Facultad de Medicina de Yale para aprender sobre tareas inusuales, por ejemplo, asumir la producción de insulina que podrían asumir las células intestinales fetales, que aún no están comprometidas por su futuro. tareas.
En el estudio, el doctorado de Shalev. el estudiante Adi Egozi y los equipos de Weizmann y Yale crearon un atlas de células intestinales fetales utilizando una tecnología avanzada llamada secuenciación de ARN de una sola célula. Esta tecnología crea perfiles de la expresión génica completa en miles de células individuales simultáneamente. Luego, los investigadores compararon estos perfiles con los de las células en los intestinos de los recién nacidos. Prestaron especial atención a las células productoras de hormonas, que constituyen solo alrededor del 1 por ciento de todas las células intestinales, pero que son extremadamente importantes porque liberan hormonas que desempeñan funciones reguladoras cruciales en el metabolismo del cuerpo.
De hecho, la comparativa El estudio reveló células fetales del tipo conocido como K/L que expresaban el gen de la insulina en el intestino delgado. Hasta ahora, solo se sabía que este gen se expresaba en las células beta pancreáticas. El intestino delgado de los recién nacidos también contenía células del tipo K/L, pero a diferencia de las células intestinales fetales, estas no expresaban insulina.
Los científicos llamaron a las células recién identificadas FIKL, en la que F significa fetal , y yo, por la insulina. Estas células constituyen solo alrededor del 2 por ciento de las células productoras de hormonas en el intestino fetal, o el 0,0002 de todas las células intestinales, pero están presentes en cantidades relativamente significativas porque el revestimiento del intestino humano cubre un área enorme. (Estirado, el revestimiento del intestino de un adulto es del tamaño de una cancha de bádminton).
Además del gen que produce insulina, se descubrió que las células FIKL expresan un programa molecular completo que podría respaldar la función de la hormona actividad, incluidos los genes para detectar la glucosa y garantizar la liberación de insulina de la célula. Además, se descubrió que las células FIKL producían insulina en grandes cantidades. Al igual que en las células beta, su gen de la insulina era extremadamente activo, produciendo decenas de miles de copias de moléculas de ARN mensajero, un número mucho mayor que el promedio del genoma humano de unas diez copias por gen a la vez. Otro paralelo más con las células beta surgió cuando los científicos tomaron imágenes del ARN y otras moléculas dentro de las células: tanto las células beta como las FIKL se dispusieron de manera similar, de modo que el ARN mensajero de la insulina miraba hacia el centro de la célula, mientras que la hormona misma se acumulaba. en el lado de la célula que mira hacia afuera, lo que facilita su liberación.
«Estos paralelos con las células beta pancreáticas tienen sentido, porque el páncreas y el intestino delgado se originan del mismo tejido en el feto en crecimiento alrededor del quinto semana de gestación», dice Itzkovitz.
Aún no se ha aclarado por qué el intestino fetal contiene células productoras de insulina. Las células del estudio provenían de un banco de tejidos fetales y se desconocía el estado de salud de sus madres. El embarazo a veces altera los niveles de insulina y glucosa de la madre, por lo que es posible que el programa de insulina se haya activado en respuesta a la diabetes gestacional de la madre, para ayudar al feto a lidiar con los niveles altos de glucosa en la sangre de la madre. La insulina producida por el intestino también podría tener un efecto local, apoyando el crecimiento del intestino en rápido desarrollo.
También se desconoce qué desactiva el programa de producción de insulina al nacer. Sin embargo, la pregunta crucial, según Itzkovitz, es si se puede volver a activar.
«Quizás algún día este programa inactivo para producir insulina se pueda despertar en las personas con diabetes», dice Itzkovitz. «Si es así, las células del revestimiento intestinal podrían ser una maravillosa fuente de insulina porque se renuevan constantemente. Esto sería una ventaja especial para las personas con diabetes tipo 1, cuyas células productoras de insulina son destruidas continuamente por el sistema inmunitario».
En las personas con diabetes tipo 2, las células beta a menudo también se pierden porque colapsan bajo la carga de lidiar con niveles altos de glucosa. Hasta ahora, la investigación sobre el tratamiento de la diabetes con trasplantes de células para reemplazar la pérdida se ha basado principalmente en el uso de células madre o en la ingeniería de células distintas de las células beta para producir insulina.
«La ventaja de las células FIKL que hemos descubierto es que naturalmente contienen un programa de trabajo para producir insulina», dice Konnikova. «Si podemos encontrar señales que regulen este programa, algún día podremos activarlo según sea necesario».
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Nuevos conocimientos sobre la biología de la liberación de insulina Más información: Liza Konnikova, La insulina se expresa en células enteroendocrinas durante el desarrollo fetal humano, Nature Medicine (2021). DOI: 10.1038/s41591-021-01586-1. www.nature.com/articles/s41591-021-01586-1 Información de la revista: Nature Medicine
Proporcionado por el Instituto de Ciencias Weizmann Cita: mientras espera la comida : Las sorprendentes células intestinales fetales que producen insulina (9 de diciembre de 2021) recuperado el 29 de agosto de 2022 de https://medicalxpress.com/news/2021-12-food-fetal-gut-cells-insulina.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.