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Fuente Medical Press
Diabetes: células productoras de insulina modeladas con fármacos contra malaria
Solo por poner una cifra, la diabetes afecta actualmente a 29 millones de estadounidenses. Durante décadas, los investigadores han estado tratando de reemplazar las células de insulina del páncreas que son destruidas por la enfermedad. Investigaciones innovadoras pueden haber encontrado una forma de transformar genéticamente las células alfa en células beta productoras de insulina.
Se clasifica como la séptima causa principal de muerte en los Estados Unidos, según los Centros para el Control y la Prevención de Enfermedades (CDC).
El informe de los CDC confirma que 29 millones de estadounidenses viven actualmente con la enfermedad, y otros 86 millones tienen prediabetes.
La diabetes tipo 1 se caracteriza por la incapacidad del páncreas para producir insulina. Más específicamente, el propio sistema inmunológico del cuerpo deja de reconocer las células beta normalmente responsables de producir insulina. En cambio, las ataca y destruye.
Cuando no hay insulina lo que ocurre normalmente es una información al cuerpo para comenzar a reducir los niveles de glucosa – el azúcar en la sangre no puede entrar en las células, donde normalmente se transforma en energía. Como resultado, la glucosa se atasca en el torrente sanguíneo, lo que lleva a la diabetes.
Durante décadas, los científicos han estado tratando de encontrar una forma de reemplazar estas células beta – a veces denominadas como células de los islotes – porque se encuentran en una zona endocrina del páncreas conocida como los islotes de Langerhans.
Los investigadores han intentado reemplazar las células beta destruidas por otras nuevas utilizando células madre y células adultas. Aunque los resultados parecen alentadores, todavía tienen que tener éxito.
Ahora, los investigadores del Centro de Investigación CeMM de Medicina Molecular, en Austria, parecen haber encontrado el eslabón perdido, dando esperanza, o estar a un paso más cerca de una cura para la diabetes tipo 1.
El papel de las células alfa y beta
Un equipo de investigadores – dirigido por Stefan Kubicek, líder del grupo en CeMM – examinó el papel de una variedad de medicamentos aprobados en la transformación de células alfa y beta. Sus hallazgos fueron publicados en la revista Cell.
Además de las células beta, las células alfa y otros tres tipos de células forman los islotes de Langerhans en el páncreas, donde son responsables de regular los niveles de azúcar en la sangre.
Mientras que las células beta ayudan a señalar una reducción en el azúcar en la sangre, las células alfa hacen lo contrario, mediante la producción de glucagón. Sin embargo, las células alfa son flexibles: pueden transformarse en células beta.
En casos de agotamiento extremo de las células beta, se ha demostrado que las células alfa se convierten en células beta productoras de insulina, con la ayuda de un regulador epigenético conocido como Arx.
Las células endocrinas necesitan reguladores para mantener su identidad. Por ejemplo, estudios recientes han demostrado que después de que las células endocrinas se han diferenciado, para que las células beta puedan mantener su identidad, la célula alfa con regulador epigenético Arx, necesita ser activamente reprimida.
“El regulador Arx regula muchos genes que son cruciales para la funcionalidad de una célula alfa”, dice Kubicek. “El trabajo precedente de nuestro colaborador, el equipo de Patrick Collombat, demostró que un knockout genético de Arx conduce a una transformación de células alfa en células beta”.
Entonces, en este punto, los investigadores sabían que necesitaban a Arx para transformar las células, pero no sabían si habían otros factores en el organismo humano que influirían en el proceso.
Para investigar esto, Kubicek y el equipo, diseñaron las líneas de células alfa y beta y las aislaron de su entorno. Analizaron las células y demostraron que una privación de Arx es suficiente para dar a una célula su identidad alfa, y no se requieren otros factores del cuerpo humano.
Fármaco para malaria convierte las células alfa en células productoras de insulina
Ahora, los científicos fueron capaces de probar los efectos de una amplia gama de medicamentos aprobados en las células alfa cultivadas utilizando un ensayo especialmente diseñado, totalmente automatizado.
Los investigadores encontraron que las artemisininas – un grupo de fármacos comúnmente utilizados para tratar la malaria – tuvieron el mismo efecto que una pérdida en Arx.
En otras palabras, las artemisininas transformaron las células alfa pancreáticas en células beta funcionales productoras de insulina.
“Con nuestro estudio, podríamos demostrar que las artemisininas cambian el programa epigenético de las células alfa productoras de glucagón e inducen profundas alteraciones de su función bioquímica”, explica Kubicek.
La forma en que esto ocurre es a través de la activación de los receptores GABA.
El efecto de GABA en roedores y humanos
El GABA es un neurotransmisor importante producido por las células beta de los islotes. Funciona como un transmisor dentro de las células de los islotes, donde regula la secreción y la función del islote.
Las artemisininas modifican las células alfa al unirse a una proteína llamada gefirina. Esta proteína activa los receptores GABA, que son como los interruptores centrales de la señalización celular. Al final de una cadena más larga de reacciones bioquímicas, GABA desencadena la producción de insulina.
El estudio de Kubicek confirma estudios anteriores en ratones que han mostrado que GABA puede ayudar a transformar células alfa en células beta. Uno de estos estudios está dirigido por Patrick Collombat y se publica en el mismo número de la revista Cell.
Los efectos beneficiosos de las artemisininas se demostraron no sólo en experimentos con líneas celulares aisladas, sino también en organismos modelo. Kubicek y el equipo mostraron que el fármaco de la malaria aumentó la masa de células beta y mejoró la homeostasis en el pez cebra, ratones y ratas de laboratorio.
Es muy probable que el mismo efecto ocurra en los seres humanos, dicen los autores, porque los objetivos moleculares para las artemisininas en peces, roedores y humanos son muy similares.
“Obviamente, el efecto a largo plazo de las artemisininas tiene que ser probado, especialmente la capacidad regenerativa de las células alfa humana que es aún desconocida. Además, las nuevas células beta deben ser protegidas del sistema inmunológico. Pero estamos seguros de que el descubrimiento de las artemisininas y su modo de acción, puede formar la base para una terapia completamente nueva para la diabetes tipo 1”, explicó el Dr. Stefan Kubicek.
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