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.
