La diabetes se caracteriza por niveles altos y persistentes de azúcar en la sangre que se producen cuando ciertas células del páncreas, las células beta productoras de insulina, se destruyen o ya no pueden segregar insulina. Investigadores de la Universidad de Ginebra (UNIGE), en Suiza, han logrado mostrar cómo parte de las células alfa y delta pancreáticas, que generalmente producen otras hormonas, pueden hacerse cargo de las células beta dañadas al comenzar a producir insulina.
Al observar cómo estas células logran modificar su función al cambiar parcialmente su identidad, los investigadores descubrieron un fenómeno de plasticidad celular desconocido hasta ahora. Además, más allá del páncreas, tales procesos podrían caracterizar muchos otros tipos de células en el cuerpo. Estos resultados, que se pueden leer en 'Nature Cell Biology', llevan a imaginar estrategias terapéuticas completamente nuevas que podrían aprovechar las capacidades regenerativas del cuerpo.
El páncreas contiene varios tipos de células que producen diferentes hormonas responsables de regular los niveles de azúcar en la sangre. Entre ellas se encuentran las células alfa, que producen glucagón, las células beta, que producen insulina, y las células delta, que producen somatostatina, una hormona que actúa como un regulador local para controlar la actividad de las células delta y beta. Juntas, forman pequeños grupos conocidos como islotes pancreáticos. El glucagón aumenta los niveles de azúcar en la sangre, mientras que la insulina tiene el efecto contrario. En pacientes con diabetes, en ausencia de células beta funcionales, los niveles de azúcar en la sangre son persistentemente altos.
En la Facultad de Medicina de UNIGE, el profesor Pedro Herrera y su equipo demostraron, hace unos años, la existencia de una capacidad natural para regenerar células productoras de insulina: en ratones sin células beta, aparecen espontáneamente nuevas células productoras de insulina. Algunas células pancreáticas pueden reprogramarse para aprender a segregar insulina. "Sin embargo, este fenómeno solo afecta al entre el 1 y el 2 por ciento de las células alfa y detla. ¿Por qué algunas células realizan esta conversión y otras no? Y, sobre todo, ¿sería posible alentarla? Estas son las preguntas que constituyen el núcleo de nuestro trabajo ", explica el profesor Herrera.
UNA MODIFICACIÓN DE ORIGEN LOCAL
Los científicos primero realizaron análisis de expresión génica antes y después de la desaparición de las células beta. Observaron, en las células alfa, modificaciones que parecen ir en direcciones opuestas: la sobreexpresión de ciertos genes típicos de las células beta productoras de insulina, pero también, y al mismo tiempo, la de ciertos genes típicos de las células alfa productoras de glucagón. El funcionamiento normal de las células alfa está vinculado a la acción de la insulina, como lo demuestra la presencia de receptores de insulina en su superficie. Por lo tanto, la actividad de las células alfa se interrumpe cuando las células beta se destruyen.
Pero, ¿qué señal induce la conversión celular? Para explorar diferentes posibilidades, los investigadores trasplantaron islotes pancreáticos en ratones normales. En ratones transplantados pero no diabéticos, cuyas células beta siguen siendo perfectamente funcionales y no tienen hiperglucemia, algunas células alfa del injerto comenzaron a producir insulina cuando las células beta murieron en los islotes trasplantados.
En consecuencia, la hiperglucemia no causa la reasignación de células alfa. El ambiente celular pancreático que rodea a los islotes tampoco está involucrado, ya que la conversión de células alfa en injertos ocurrió en la cápsula renal, es decir, fuera del páncreas. La única explicación es que la capacidad de reprogramación es intrínseca al islote pancreático donde se encuentran estas células. "Por lo tanto, en el mismo injerto, solo los islotes sin células beta mostraron reprogramación. No se produjo conversión de células en los islotes vecinos que contienen todas sus células beta", dice Herrera.
OTROS ÓRGANOS PUEDEN TENER EL MISMO POTENCIAL DE PLASTICIDAD
Continuando con su estudio, los científicos bloquearon, en ratones no diabéticos, los receptores ubicados en la superficie de las células alfa para detectar la presencia de insulina. Algunas de estas células alfa luego comenzaron a producir insulina, lo que indica que la insulina misma actuaría como un freno, impidiendo la reprogramación de las células alfa.
"Al administrar un fármaco antagonista de la insulina, pudimos aumentar el número de células alfa que comenzaron a producir insulina fue entre un 1 y 5 por ciento. Al hacerlo, estas células se convirtieron en híbridos: cambiaron parcialmente, pero no completamente su identidad, y el fenómeno fue reversible dependiendo de las circunstancias que influyen en las células. Ahora que estamos empezando a comprender los mecanismos de esta plasticidad celular, creemos que estos cambios adaptativos de identidad celular podrían explotarse en futuros nuevos tratamientos".
Si el trabajo del profesor Herrera se centra en las células pancreáticas, los mismos procesos podrían aplicarse a muchas otras células diferenciadas en el cuerpo. Por lo tanto, ahora se está cuestionando la idea de que las células maduras funcionales diferenciadas permanezcan estables para siempre.
"Lo que estamos mostrando aquí es que el estado de diferenciación de una célula dada no está tallado en piedra. La identidad celular, en todas las etapas de la vida, está modulada por el entorno celular inmediato, particularmente por señales inhibitorias. Por lo tanto, el mantenimiento de la identidad celular es un proceso activo de inhibición a lo largo de la vida de la célula, y no un estado intrínseco o pasivo de diferenciación. Esta capacidad de las células especializadas para cambiar su función podría ser crucial para tratar otras patologías que se deben a la muerte celular masiva o inadecuada, como el Alzheimer enfermedad o infarto de miocardio", concluye el profesor Herrera.