Una mirada profunda a las hormonas del intestino

Crédito: CC0 Public Domain

¿Alguna vez te preguntaste de dónde viene esa repentina sensación de hambre cuando tu estómago vacío retumba? Miles de células productoras de hormonas, o células enteroendocrinas, esparcidas por el estómago y el intestino acaban de liberar millones de diminutas vesículas llenas de la hormona del hambre, la grelina, en el torrente sanguíneo.

Investigadores del Instituto Hubrecht y la Universidad de Utrecht generaron una descripción detallada de las células intestinales productoras de hormonas humanas en un gran esfuerzo de colaboración con otros equipos de investigación. Los resultados se presentan en la revista científica Cell el 13 de mayo. Estas células son difíciles de estudiar, ya que son muy raras y exclusivas de diferentes especies de animales. Los investigadores desarrollaron una amplia caja de herramientas para estudiar las células productoras de hormonas humanas en versiones diminutas del intestino cultivadas en el laboratorio llamadas organoides. Estas herramientas les permitieron descubrir secretos del intestino humano, por ejemplo, qué hormonas potenciales pueden ser producidas por el intestino y cómo se desencadena la secreción de estas hormonas. Estos hallazgos ofrecen posibles nuevas vías para el tratamiento de enfermedades como la diabetes tipo 2 y la obesidad.

Hormonas intestinales

Hormonas como la grelina actúan como el principal método de comunicación y coordinación del intestino con otros órganos como el páncreas y el cerebro. En respuesta a los componentes de los alimentos y las bacterias en el intestino, diferentes tipos de células enteroendocrinas producen diferentes hormonas. Estas hormonas pueden inducir hambre o saciedad, coordinar el movimiento de los músculos intestinales y estimular la reparación de la capa de células protectoras del intestino.

Otro efecto de estas hormonas es aumentar la liberación de insulina del páncreas, que es especialmente interesante en pacientes con diabetes tipo 2. Estos pacientes no pueden producir suficiente insulina para estabilizar sus niveles de glucosa por sí mismos. Uno de los tratamientos más exitosos para la diabetes tipo 2 se basa en realidad en una hormona intestinal llamada GLP1. Con este tratamiento, algunos pacientes pueden controlar su nivel de glucosa en sangre sin necesidad de inyecciones de insulina.

Un mini-intestino u organoide, con un número dramáticamente mayor de células enteroendocrinas u productoras de hormonas. Las diferentes hormonas se muestran en rojo, morado y verde. Crédito: Joep Beumer, copyright Instituto Hubrecht

El desafío de las hormonas intestinales

Las células enteroendocrinas solo comprenden alrededor del 1% del revestimiento del intestino. Para complicar esto aún más, al menos cinco subtipos de estas células enteroendocrinas producen más de 20 hormonas, algunas de las cuales son aún más raras. Esto significaría que tendría que observar más de 1000 células para encontrar una célula enteroendocrina que produzca una hormona específica. Esto hace que sea muy difícil estudiar cómo estas células responden exactamente a la comida en su intestino.

La mayor parte de nuestro conocimiento sobre las células enteroendocrinas se deriva de estudios en ratones. Sin embargo, los ratones tienen una dieta diferente y, por lo tanto, es probable que detecten otras señales de su comida. Las diferencias son tan sorprendentes que las contrapartes de algunas hormonas intestinales humanas ni siquiera existen en ratones.

Una caja de herramientas de hormonas intestinales humanas

El equipo del grupo de investigación de Hans Clevers en el El Instituto Hubrecht superó estos problemas, la rareza de las células enteroendocrinas y las diferencias entre ratones y humanos, de forma creativa. Utilizaron organoides intestinales, pequeños intestinos que pueden crecer en el laboratorio a partir de células madre humanas, y aumentaron la actividad de un gen llamado neurogenina-3. Esto aumentó drásticamente la cantidad de células enteroendocrinas en estos mini-intestinos, al mismo tiempo que generaba todos los diferentes subtipos de estas células.

Para poder estudiar todos los tipos específicos de células enteroendocrinas, los investigadores usaron otro truco que fue desarrollado recientemente en el grupo de Hans Clevers. Clevers dice: «En nuestro laboratorio, hemos optimizado la ingeniería genética de organoides. Por lo tanto, pudimos etiquetar las hormonas que producen las células enteroendocrinas en diferentes colores y crear un biobanco de mini-intestinos, llamado biobanco EEC-Tag, en el que diferentes hormonas están marcadas con diferentes colores». Cuando una célula enteroendocrina comienza a producir una hormona marcada, esa célula aparecerá en el color correspondiente. Los investigadores pueden usar el biobanco EEC-Tag para estudiar diez hormonas principales y diferentes combinaciones de estas hormonas dentro del mismo organoide.

Joep Beumer (Instituto Hubrecht): «Marcar todas las hormonas intestinales principales con colores nos permite recolectar selectivamente cualquier subconjunto de células enteroendocrinas y estudiar incluso los tipos de células enteroendocrinas más raros. La combinación del biobanco EEC-Tag con otras técnicas de vanguardia nos permitió obtener conocimientos profundos sobre la biología de la producción de hormonas en el intestino humano».

Nuevas moléculas

Por primera vez, los investigadores describieron todos los genes que están activos en los diferentes tipos de células enteroendocrinas humanas, usando una técnica llamada secuenciación unicelular. Con base en estos datos, crearon un atlas con los conocimientos más profundos hasta la fecha sobre los diferentes subtipos de células enteroendocrinas humanas. El atlas reveló la actividad de genes fundamentales para la función de las células enteroendocrinas que no se describieron antes. Por ejemplo, se identificaron nuevos receptores que estas células pueden usar para detectar alimentos y liberar sus hormonas. Otros descubrimientos incluyen hormonas potenciales que nunca antes se habían identificado en el intestino.

«Con el biobanco EEC-Tag podemos medir cientos de células para cada subtipo de células enteroendocrinas. El atlas resultante es una mina de oro llena de fascinantes relaciones entre hormonas, receptores y otros genes utilizados por subconjuntos bien definidos de células enteroendocrinas, lo que abre muchas nuevas direcciones para futuros estudios», dice Jens Puschhof (Instituto Hubrecht).

La característica clave de las células enteroendocrinas son las hormonas activas que secretan. Para medir directamente estas hormonas, los investigadores colaboraron con el grupo de Wei Wu en la Universidad de Utrecht. Los investigadores de este grupo son especialistas en espectrometría de masas, un método muy sensible para identificar diferentes moléculas. En la colección de moléculas producidas por los miniintestinos, encontraron muchas moléculas nuevas para las que se desconocía que se secretan en el intestino. Estas nuevas moléculas pueden tener funciones en la respuesta de nuestro cuerpo a los alimentos que hasta ahora se desconocen. Este descubrimiento subraya nuestro conocimiento limitado de las hormonas producidas en nuestro intestino e inspirará estudios más detallados sobre las funciones de estas moléculas.

Wei Wu (Universidad de Utrecht): «Las secreciones intestinales contienen una mezcla de hormonas que pueden ser activo o inactivo. Por primera vez, caracterizamos esta diversidad en mini-intestinos humanos, para revelar también si estas hormonas se procesan en piezas funcionales activas. La activación hormonal no está determinada por los genes, sino más bien por el procesamiento de las hormonas. Por lo tanto, esto también puede sugerir una interesante ruta de intervención para aplicaciones de amplio espectro, como controlar el hambre o tratar la diabetes».

Pantallas a gran escala

Con todos estos datos Con las herramientas a mano, los investigadores ahora pueden hacer pantallas a gran escala para estudiar qué moléculas en nuestros alimentos son detectadas por qué tipos de células enteroendocrinas, cómo las células enteroendocrinas realmente detectan estas moléculas y qué hormonas se producen como respuesta. . Clevers: «La capacidad combinada de generar grandes cantidades de todas las células enteroendocrinas humanas y rastrear los subtipos usando colores fluorescentes en organoides hace posible realizar análisis de objetivos farmacológicos que pueden aprovechar el potencial terapéutico de las células enteroendocrinas». Este trabajo allana el camino para una mayor investigación del órgano productor de hormonas más grande de nuestro cuerpo y, eventualmente, puede conducir a tratamientos para las personas afectadas por la obesidad y la diabetes.

Explore más

Ajuste de las células productoras de hormonas en el intestino Más información: Atlas de ARNm de alta resolución y secretoma de células enteroendocrinas humanas, Cell (2020). DOI: 10.1016/j.cell.2020.04.036 Información de la revista: Cell

Proporcionado por el Instituto Hubrecht Cita: Una mirada profunda a las hormonas intestinales (2020, mayo 13) recuperado el 31 de agosto de 2022 de https://medicalxpress.com/news/2020-05-deep-gut-hormones.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.