Diabete tipo 1: cura per riattivare produzione di insulina

Curare il diabete di tipo 1 aumentando il numero di cellule beta (ß cells) in modo da riattivare la produzione di insulina. Nei pazienti con diabete insulino dipendente il pancreas smette di produrre insulina, un fenomeno che può essere dovuto a diverse cause anche se tutte hanno in comune un mal funzionamento nel sistema immunitario che attacca le cellule beta pancreatiche. In una persona sana, quando aumentano i livelli di zucchero nel sangue, le cellule ß iniziano a produrre insulina e lo zucchero in eccesso viene assorbito dalle cellule muscolari e adipose. La concentrazione di glucosio nel sangue (glicemia) torna nella norma e lo zucchero in eccesso, non utilizzato immediatamente dai muscoli, viene immagazzinato sotto forma di riserva energetica cellulare. Se però le cellule beta sono danneggiate, la produzione di insulina risulta anomala o completamente assente, per questo nei pazienti diabetici bisogna somministrarla artificialmente per evitare gravi problemi alla salute. Un gruppo di ricercatori, della University of California San Diego School of Medicine, potrebbe aver individuato un modo per fa ripartire la produzione di insulina agendo sui processi di divisione cellulare delle cellule beta. I risultati dello studio sono stati pubblicati su Cell Metabolism (Virgin Beta Cells Persist throughout Life at a Neogenic Niche within Pancreatic Islets - Doi: 10.1016/j.cmet.2017.03.017).

Chun Zeng, primo autore dello studio, evidenzia che nella loro ricerca, per la prima volta, sono stati individuati dei percorsi che contribuiscono a regolare la crescita delle cellule beta. Partendo da una sequenza unicellulare del RNA è stato individuato un processo biologico, centrale nella crescita delle cellule beta, che si potrebbe sfruttare per la loro rigenerazione e il conseguente ripristino del funzionamento del pancreas.

La divisione cellulare delle ß cells inizia quando si è ancora nel grembo materno e continua, per un certo periodo, dopo la nascita. La divisione cellulare (nota anche come cariocinesi o mitosi) è un processo molto importante, presente in diverse parti del nostro corpo, perché consente agli organismi di crescere e, nel tempo, di sostituire le cellule morte o deteriorate. A un certo punto alcune cellule perdono però questa proprietà e il numero di cellule rimane pressoché invariato.

Come spiegato, la proliferazione di cellule ß nel pancreas è abbastanza attiva nel primo periodo della vita ma, ad un certo punto, la capacità proliferativa inizia a rallentare fino a fermarsi quasi completamente. Ad oggi non ci sono ancora informazioni su quali segnali extracellulari, intracellulari o estrinseci possono innescare questo declino. Fino a qualche tempo fa si pensava inoltre che le cellule ß degli adulti perdessero tutte questa proprietà, ulteriori studi hanno poi rilevato che un limitato numero di esse possono ancora dividersi originando delle cellule figlie.

Maike Sander, coordinatrice dello studio e ricercatrice presso il Dipartimento di Pediatria e Medicina Molecolare e Cellulare alla UC San Diego School of Medicine, spiega che le cellule beta pancreatiche in grado di divedersi sono appena l'1 per cento del totale. Nel corso dell'indagine sono stati però identificati i "percorsi" che si attivano quando le cellule beta si dividono, una scoperta che apre la strada a possibili bersagli farmacologici.

Grazie all'utilizzo di nuove tecniche di sequenziamento del RNA (RNA-seq), i ricercatori sono riusciti a delineare, per la prima volta al mondo, il profilo delle caratteristiche molecolari delle singole cellule beta determinando così in che modo alcune riescono a dividersi e altre no. Questa scoperta apre nuove prospettive, il primo passo sarà quello di individuare dei farmaci in grado di indurre la proliferazione delle cellule beta in modo da abbassare la glicemia nelle persone con diabete, successivamente bisognerà però valutare se questa stimolazione si potrà tradurre in una cura per il diabete. Non è infatti detto che la maggior produzione di cellule beta non venga vanificata dalla risposta immunitaria del paziente o altri processi ancora ignoti.

Cellule beta "vergini", un'altra potenziale fonte di insulina

Oltre a quell'1 per cento di cellule beta in grado di duplicarsi c'è un'altra possibile strada che si può percorrere per curare il diabete o, comunque, migliorare notevolmente il trattamento della malattia. Mark O. Huising, coordinatore di uno studio pubblicato su Cell Metabolism (Virgin Beta Cells Persist throughout Life at a Neogenic Niche within Pancreatic Islets - Doi: 10.1016/j.cmet.2017.03.017), spiega che nonostante gli enormi progressi in campo diabetologico ancora oggi non si è in grado di curare il diabete. Secondo l'esperto, per curare la malattia è importante non solo concentrarsi sui diabetici, bisogna capire anche come funziona il processo che c'è dietro la situazione di normalità.

Partendo dall'analisi di alcuni tessuti umani e di topolini di laboratorio, un gruppo di ricercatori ha studiato il funzionamento delle cellule delle isole di Langerhans e in che modo esse riescono a regolare il glucosio nel sangue. Sia nei topolini che nelle persone sono presenti le cellule beta, che rilevano il glucosio e secernono insulina, e altre cellule quali ad esempio le alfa (note come cellule alfa-pancreatiche, cellule A o A2) che producono glucagone, un ormone che contribuisce ad aumentare lo zucchero nel sangue (aumenta la glicemia prelevando glucosio dalle scorte dell'organismo ed immettendolo nel sangue).

Sfruttando delle tecniche avanzate di microscopia a forza atomica (AFM) i ricercatori hanno individuato, intorno ai bordi delle isole di Langerhans, la presenza di una nuova popolazione di cellule molto simili alle cellule beta immature. Anche se queste cellule sono in grado di produrre insulina, non rispondono però alle variazioni di concentrazione di glucosio, mancano in pratica dei recettori che attivino il processo. Di conseguenza non possono funzionare come le cellula beta "normali". Durante l'analisi si è però osservato un'altra caratteristica di queste cellule, le cellule alfa sono in grado di far maturare tali cellule facendole acquisire la stesse caratteristiche delle cellule beta mature.

Potrebbe esistere quindi una strada alternava al mantenimento postnatale della rigenerazione delle cellule beta pancreatiche, un obiettivo che si pensava si potesse ottenere esclusivamente attraverso la replicazione delle ß cells già presenti nell'organismo o partendo dalle cellule staminali umane (strade che fino ad oggi non hanno dato ancora risultati rilevanti).

Le nuove informazioni sono molto interessanti perché queste cellule beta immature sono presenti non solo nelle persone senza diabete ma anche in quelle diabetiche. Potrebbe quindi essere una fonte utile per rigenerare le cellule beta eliminate dal sistema immunitario dei pazienti con diabete tipo 1.

La comprensione dei meccanismi che portano alla maturazione di queste cellule può essere inoltre utile negli studi focalizzati sulle cellule staminali. Potenzialmente, le cellule staminali possono svilupparsi in una vasta gamma di altre cellule, per il momento non sono stati però ottenuti risultati soddisfacenti per quanto riguarda le ß cells. Si potrebbero inoltre comprendere meglio alcuni meccanismi del diabete di tipo 2 dove le cellule beta non muoiono ma sono inattive e non secernono più insulina.

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