Microtúbulos atuam como 'reostato' celular para controlar a secreção de insulina

Citoplasma - Introdução e Citoesqueleto - Prof. Paulo Jubilut (Julho 2019).

Anonim

Microtúbulos - "rodovias" celulares que transportam carga para a membrana celular para secreção - têm um papel surpreendente nas células beta pancreáticas. Em vez de facilitar a secreção de insulina estimulada pela glicose, eles a limitam, relatou recentemente uma equipe de pesquisadores da Vanderbilt em Developmental Cell .

Os resultados revelam que os microtúbulos atuam como um "reostato" celular para controlar com precisão a secreção de insulina e sugerem que a perturbação desse controle pode contribuir para a disfunção das células beta e diabetes tipo 2. A segmentação da regulação dos microtúbulos da secreção de insulina pode oferecer novas formas de tratar o diabetes.

Irina Kaverina, Ph.D., Xiadong Zhu, Ph.D., e seus colegas começaram a usar células beta pancreáticas como modelo para estudar a função dos microtúbulos - para explorar como os microtúbulos "trafegam" cargas como grânulos de insulina do interior da célula até a periferia.

Em seus estudos iniciais, os pesquisadores usaram compostos para destruir os microtúbulos, depois estimularam as ilhotas pancreáticas com glicose e mediram a quantidade de insulina secretada. Com as estradas de entrega em falta, eles esperavam ver uma redução na secreção de insulina. Em vez disso, eles observaram um forte aumento na secreção.

"Foi tão surpreendente, nós não acreditamos em nós mesmos", disse Kaverina, professor associado de Biologia Celular e do Desenvolvimento.

Juntamente com Guoqiang Gu, Ph.D., professor associado de Biologia Celular e do Desenvolvimento, e outros laboratórios da Vanderbilt, os pesquisadores demonstraram usando múltiplos sistemas e tecnologias que os microtúbulos regulam negativamente a secreção de insulina nas células beta. É importante ressaltar que a equipe de Gu destruiu microtúbulos em camundongos e mostrou que tanto a secreção de insulina estimulada pela glicose quanto a depuração de glicose do sangue aumentaram em comparação com camundongos com microtúbulos intactos.

"Em qualquer modelo que testamos, a destruição de microtúbulos aumentou a secreção de insulina", disse Kaverina. "Como é possível que as estruturas que deveriam ser estradas internas entregando coisas à membrana realmente suprima a secreção?"

Aplicando técnicas de microscopia de super-resolução, os pesquisadores descobriram que nas células beta, os microtúbulos não formam trilhas semelhantes a estradas. Em vez disso, eles formam uma malha complexa.

"Os grânulos de insulina 'caminham' aleatoriamente na malha dos microtúbulos, e os microtúbulos regulam o número de grânulos na periferia celular para evitar a secreção excessiva", disse Kaverina.

A glicose, ela explicou, desestabiliza os microtúbulos dentro da superfície da célula para liberar o microtúbulo, mantendo grânulos de insulina e permitindo a secreção.

Estratégias que desestabilizam os microtúbulos - talvez usando a entrega direcionada de drogas ao pâncreas - podem aumentar a secreção de insulina como uma forma de tratar o diabetes, sugeriram os pesquisadores.

Os pesquisadores também descobriram que a malha de microtúbulos era mais densa em células beta de camundongos com diabetes, em comparação com camundongos controle.

As descobertas sugerem que, em resposta ao aumento da demanda por insulina no diabetes, os microtúbulos se tornam mais densos e menos dinâmicos como mecanismo de feedback, acabando com o bloqueio da função das células beta, disse Gu.

Os investigadores estão agora explorando como a glicose regula a dinâmica dos microtúbulos. Eles também estão interessados ​​em estudar ilhotas humanas de pacientes com diabetes. Gu observou que tais ilhotas geralmente perdem a capacidade de secretar insulina, e ele sugeriu que seria possível restaurar a secreção de insulina manipulando a dinâmica dos microtúbulos.

Ele também apontou uma associação entre terapias anti-câncer que visam microtúbulos e aumento do risco de diabetes em pacientes tratados. As novas descobertas sugerem que os tratamentos de câncer que estabilizam os microtúbulos podem reduzir a secreção de insulina e promover diabetes.

A regulação da dinâmica dos microtúbulos nas células beta, talvez em combinação com outros estimuladores de insulina, oferece um novo caminho para o tratamento do diabetes, disseram os pesquisadores.