Compreendendo as diferenças entre ilhotas pancreáticas saudáveis ​​e afetadas por diabetes tipo 2

As ilhotas pancreáticas são mini-órgãos que produzem e liberam insulina e vários outros hormônios peptídicos para controlar nossos níveis de glicose. Embora vários estudos tenham analisado anteriormente como as células pancreáticas se comunicam umas com as outras, a natureza exata desses sinais químicos permaneceu desconhecida. Em um novo estudo, os pesquisadores mediram um novo conjunto de moléculas para determinar como essas células mudam em ilhotas saudáveis ​​e afetadas por diabetes tipo 2 para identificar alvos terapêuticos.

As ilhotas pancreáticas de Langerhans são aglomerados de células que ajudam a controlar níveis de glicose através de dois hormônios distintos: as células produtoras de insulina diminuem os níveis de glicose no sangue e as células produtoras de glucagon aumentam os níveis de glicose no sangue. Temos centenas de milhares de ilhotas e cada ilhota tem muitas células que liberam insulina. Assim, além dos hormônios insulina e glucagon, as células também usam outras moléculas sinalizadoras que permitem que as células das ilhotas se comuniquem entre si para sincronizar suas atividades.

“Uma ilhota pode consistir de algumas centenas a alguns milhares de células que, em essência, precisam conversar entre si para manter um controle rígido sobre a liberação de uma série de hormônios que ajudam a controlar os níveis de glicose, não apenas em humanos, mas também na maioria dos animais”, disse Jonathan Sweedler (BSD/CABBI/MMG), James R. Eiszner Family Endowed Chair em Química e Diretor da Escola de Ciências Químicas. “Não é bem compreendido como eles podem conversar entre si para liberar esses hormônios em sincronia.”

Curiosamente, pesquisas anteriores descobriram que as moléculas que desempenham funções importantes no cérebro – neurotransmissores como serotonina, GABA e acetilcolina – também são usadas por esses neurotransmissores. células pancreáticas. Além disso, outros pesquisadores descobriram que D-aminoácidos também pode estar desempenhando um papel na sinalização célula-célula. No entanto, não se sabia como as ilhotas usam esses produtos químicos e como eles diferem em um paciente diabético tipo 2.

“É importante olhar para esses diferentes tipos de moléculas, porque quando você toma medicamentos que afetam essas moléculas em outras partes do corpo, eles também podem afetar a função das ilhotas. Isso fornece informações sobre quais tratamentos potenciais você pode usar”, disse Sweedler. .

Para este estudo, os pesquisadores usaram Ilhéus pancreáticos de doadores humanos saudáveis, pacientes pré-diabéticos e pacientes com diabetes tipo 2. Eles mediram os neurotransmissores usando espectrometria de massa por eletroforese de zona capilar, uma técnica que separa as moléculas em uma amostra e depois as identifica. Todos os 11 neurotransmissores que os pesquisadores analisaram estavam presentes em ambos os tipos de ilhotas. No entanto, eles observaram grandes diferenças no GABA, onde os níveis eram mais altos nas ilhotas saudáveis ​​em comparação com as ilhotas afetadas pelo diabetes tipo 2.

“Foi surpreendente que, embora o pâncreas contenha vários milhares de células em comparação com o cérebro que tem bilhões, ele usa a maioria dos transmissores que associamos ao cérebro”, disse Sweedler. “A complexidade química da ilhota é incrível, e é interessante que o repertório químico não diminua da maneira que você esperaria.”

Em nosso corpo, os aminoácidos podem ter duas formas: L-aminoácidos que são usados ​​como blocos de construção para proteínas e D-aminoácidos que são usados ​​como sinais de comunicação. Uma das razões pelas quais tem sido tão difícil decifrar o papel dos D-aminoácidos é a falta de técnicas sensíveis. “As células têm um enorme fundo de L-aminoácidos, que são como a madeira que você usa para construir uma casa. Você precisa ter uma abordagem sensível que possa distinguir os D-aminoácidos do enorme fundo”, disse Sweedler.

Para isso, o grupo utilizou a fluorescência induzida por laser de eletroforese capilar, técnica conhecida por sua alta sensibilidade. Eles descobriram que entre os diferentes D-aminoácidos, a porcentagem de D-serina era maior em ilhotas saudáveis ​​em comparação com as ilhotas afetadas pelo diabetes tipo 2. “Ao contrário de estudos anteriores, nossa abordagem nos deu um retrato molecular e ver que os níveis de algumas moléculas, mas não de outras, mudaram foi interessante e impressionante”, disse Sweedler.

Neste estudo, os pesquisadores usaram agrupamentos de ilhotas para fazer suas comparações. Em seguida, eles gostariam de olhar para ilhotas individuais, ou mesmo células individuais dentro de uma ilhota. “Você pode imaginar que em alguém que está começando a apresentar diabetes tipo 2, algumas das ilhotas podem estar saudáveis ​​e outras não”, disse Sweedler. “Medir ilhotas individuais seria mais informativo, embora fosse muito mais trabalhoso.”

Os pesquisadores também estão trabalhando para entender como os aminoácidos vão do intestino ao pâncreas usando modelos de camundongos. “Queremos entender como esses aminoácidos se relacionam com os hormônios pancreáticos que são liberados pelas ilhotas. Estamos fazendo esses experimentos tanto em camundongos quanto nas ilhotas com qualidade de transplante”, disse Sweedler.

O estudo foi publicado em Metabólitos.