I mitocondri sono essenziali per generare energia che alimenta le cellule e le aiuta a funzionare. I difetti mitocondriali, tuttavia, sono associati allo sviluppo di malattie come il diabete di tipo 2. I pazienti che soffrono di questo disturbo non sono in grado di produrre abbastanza insulina o di usare l’insulina prodotta dal loro pancreas per mantenere il loro livello di zucchero nel sangue a livelli normali. I mitocondri sono i produttori dell’ATP, la principale molecola energetica cellulare; fra le centinaia di processi a cui essa partecipa c’è anche quella della secrezione delle vescicole di insulina da parte delle cellule beta del pancreas. Diversi studi hanno dimostrato che le cellule β pancreatiche produttrici di insulina dei pazienti con diabete hanno mitocondri anomali e non sono in grado di generare energia. Tuttavia, questi studi non sono stati in grado di spiegare perché le cellule si comportassero in questo modo.
In uno studio pubblicato su Science, i ricercatori dell’Università del Michigan hanno utilizzato i topi per dimostrare che i mitocondri disfunzionali innescano una risposta che influisce sulla maturazione e sulla funzione delle cellule β. Volevano determinare quali percorsi sono importanti per mantenere una corretta funzione mitocondriale. Per farlo, il team ha danneggiato tre componenti essenziali per la funzione mitocondriale: il loro DNA, un percorso utilizzato per sbarazzarsi dei mitocondri danneggiati e uno che mantiene un pool sano di mitocondri nella cellula. In tutti e tre i casi, è stata attivata esattamente la stessa risposta allo stress, che ha causato l’immaturità delle cellule β, l’interruzione della produzione di insulina e, in sostanza, la cessazione dell’essere cellule β. Ciò è la prova inconfutabile che i mitocondri possono inviare segnali molecolari al nucleo e cambiare il destino della cellula tramite l’espressione genica.
I ricercatori hanno confermato le loro scoperte anche nelle cellule delle isole pancreatiche umane. I loro risultati hanno spinto il team ad ampliare la ricerca ad altre cellule colpite dal diabete. Il team ha ripetuto gli esperimenti sui topi nelle cellule epatiche e nelle cellule adipose (tessuto grasso) e ha visto che veniva attivata la stessa risposta allo stress. Entrambi i tipi di cellule non erano in grado di maturare e funzionare correttamente. Questo significa che non è solo il pancreas a sperimentare questa “perdita di identità”: anche tutti gli altri tessuti che subiscono il controllo dell’insulina potrebbero andare incontro allo stesso destino. Indipendentemente dal tipo di cellula, i ricercatori hanno scoperto che il danno ai mitocondri non causava la morte cellulare. Questa osservazione ha sollevato la possibilità che se fossero riusciti a invertire il danno, le cellule avrebbero funzionato normalmente.
Per farlo, hanno utilizzato un farmaco chiamato ISRIB, che ha bloccato la risposta allo stress cellulare condizionante la sintesi proteica mediata dalla proteina chinasi PERK. Hanno scoperto che dopo quattro settimane, le cellule β hanno riacquistato la loro capacità di controllare i livelli di glucosio nei topi. Capire quali sono le componenti molecolari di queste “firme mitocondriali” potrebbe portare a risultati inattesi nella gestione o nella cura del diabete di tipo 2. Il team sta lavorando per analizzare ulteriormente i percorsi cellulari che sono interrotti e spera di poter replicare i loro risultati in campioni di cellule di pazienti diabetici.
- A cura del Dr. Gianfrancesco Cormaci, PhD, specialista in Biochimica Clinica.
Pubblicazioni scientifiche
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