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L'elettrofisiologia delle cellule che secernono insulina

Secondo la Federazione Internazionale del Diabete si prevede che la prevalenza del diabete raggiunga il 9,8 % della popolazione europea adulta entro il 2025. Per chiarire le dinamiche della secrezione dell'insulina nei pazienti affetti da diabete, scienziati europei hanno studiato le proprietà elettrofisiologiche delle cellule che producono insulina.
L'elettrofisiologia delle cellule che secernono insulina
L'aumento nella prevalenza del diabete ha gravi implicazioni socioeconomiche, e i costi associati superano spesso il 10 % del budget sanitario complessivo di un paese. Negli individui non diabetici in risposta a un'improvvisa elevazione dei livelli di glucosio l'insulina viene secreta in due fasi. La prima si verifica entro 5-10 minuti, e ad essa segue una seconda fase costante o crescente di secrezione. I pazienti affetti da diabete di tipo 2 non presentano la prima fase della secrezione dell'insulina, mostrando l'importanza medica della regolazione dell'insulina.

Con l'obiettivo di delineare i meccanismi alla base di questa secrezione bifasica dell'insulina gli scienziati del progetto HCSP IN BETA-CELLS, finanziato dall'UE, si sono concentrati sulle cellule beta pancreatiche, le uniche cellule che producono insulina. Queste cellule immagazzinano insulina in granuli e, in seguito a stimoli chimici ed elettrici, la rilasciano tramite esocitosi. È stato suggerito che la secrezione bifasica dell'insulina derivi dalla deplezione di una riserva di granuli maturi (RRP - readily releasable pool).

Utilizzando la tecnica di elettrofisiologia del patch-clamp gli scienziati hanno studiato i canali del calcio nelle cellule beta pancreatiche, e specificamente le dinamiche dell'esocitosi dell'insulina mediata dal calcio. Hanno combinato modelli e dati sperimentali per mostrare che la secrezione di insulina avviene in risposta a un minimo influsso di calcio, e che i granuli RRP sembrano essere situati lontani dai canali del calcio.

Per tradurre le loro scoperte nelle cellule beta pancreatiche dell'uomo gli scienziati hanno sviluppato modelli matematici per l'esocitosi e l'attività elettrica. Analogamente a quanto si era osservato nelle cellule di topo i granuli secretivi nelle cellule beta umane si trovavano lontani dai canali del calcio, e le loro proprietà elettrofisiologiche permettevano l'attività elettrica. Abbinati all'imaging del calcio questi risultati potrebbero aiutare gli scienziati a chiarire i meccanismi dell'attivazione delle cellule beta e del rilascio di insulina.

Nel loro insieme le nuove informazioni sui granuli di insulina nelle cellule beta umane e gli strumenti e i modelli sviluppati per analizzare l'esocitosi preparano il terreno a futuri studi sul meccanismo della secrezione difettosa dell'insulina. Sul lungo termine ciò potrebbe portare allo sviluppo di nuovi trattamenti farmacologici per il diabete.

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