" Alterazione del segnale insulinico nelle isole pancreatiche umane isolate da donatori con diabete mellito di tipo 2 ed effetto protettivo della metformina "

Introduzione. Il diabete mellito di tipo 2 è caratterizzato da una lenta, ma continua riduzione della funzione e della massa beta-cellulare, entrambi eventi chiave coinvolti nella patogenesi e nella progressione nel tempo di questa malattia. Le beta-cellule rappresentano circa il 70-80% delle cellule presenti nell’isola pancreatica umana. Queste cellule producono e secernono insulina in maniera controllata in modo da mantenere la concentrazione ematica di glucosio nell’intervallo fisiologico. La normale funzione della beta-cellula dipende dall’integrità dei meccanismi che regolano la sintesi e il rilascio dell’insulina, nonché dalla massa beta-cellulare complessiva. Il regolatore più importante della secrezione di insulina è proprio il glucosio, anche se numerosi altri nutrienti, così come vari ormoni, neurotrasmettitori e farmaci possono influenzare il rilascio dell’ormone. Per quanto riguarda la massa beta-cellulare, essa è regolata principalmente dall’apoptosi (morte cellulare programmata), dalle dimensioni delle singole beta-cellule, dalla loro replicazione (divisione mitotica di beta-cellule pre-esistenti) e dalla loro neogenesi (formazione di nuove beta-cellule da precursori). In condizioni di normalità, la secrezione di insulina aumenta al diminuire della sensibilità periferica all’ormone, assicurando una condizione di normoglicemia. Nel paziente diabetico, invece, la secrezione di insulina non è in grado di compensare la ridotta sensibilità periferica (insulino resistenza) e la malattia si manifesta con un aumento incontrollato della concentrazione di glucosio nel sangue. Come è noto, una volta secreta dalle beta-cellule pancreatiche, l’insulina esplica la sua azione a seguito del legame e dell’attivazione del suo recettore di superficie, il recettore tirosin chinasico dell’insulina (IR), il cui principale ruolo fisiologico sembra essere associato al controllo metabolico e alla regolazione sia della replicazione che differenziazione cellulare a livello dei tessuti periferici. Una volta innescato, IR attiva un certo numero di substrati prossimali, come le proteine della famiglia IRS (Insulin Receptor Substrate), la cui fosforilazione su residui di tirosina crea siti di legame per altre molecole effettrici con dominio SH2, in particolare la subunità regolatoria della PI3K di classe 1A. Studi recenti, su sezioni pancreatiche umane e isole di roditore, hanno indicato un ruolo importante del recettore insulinico nella modulazione della proliferazione cellulare e nella regolazione del tasso apoptotico. La riduzione significativa della secrezione insulinica, caratteristica del diabete mellito di tipo 2, potrebbe determinare una riduzione del segnale intracellulare dell’insulina rendendo le cellule più esposte a morte cellulare per apoptosi. Scopo della tesi. Poiché in letteratura non ci sono molti dati sull’eventuale ruolo del segnale dell’insulina nelle isole pancreatiche umane, lo scopo del mio internato di tesi è stato quello di valutare la funzione di tale segnale intracellulare e l’effetto protettivo della metformina, un antidiabetico orale la cui azione è conosciuta sia a livello centrale che periferico, nelle isole pancreatiche umane. Per questo studio le isole sono state isolate da pancreas di donatori multiorgano non diabetici e con diabete mellito di tipo 2 e tenute in coltura per 24h in presenza o assenza di 2.4 µg/ml di metformina. Al termine del periodo di incubazione sono state valutate l’espressione genica (con metodica RT-PCR qualitativa e quantitativa), la secrezione (con metodica I.R.M.A.) e il contenuto di insulina e sono stati misurati la vitalità cellulare (metodo fluorimetrico) ed il tasso di apoptosi analizzando l’espressione di BAX e BCl2 (con metodica Real-Time RT-PCR). Sono state analizzate anche la trascrizione e la traduzione del recettore dell’insulina (IR), dell’Insulin Receptor Substrate 1 (IRS-1) e dell’Insulin Receptor Substrate 2 (IRS-2), la fosforilazione di IRS-1 e IRS-2 e l’espressione genica per PI3K (subunità p110-α) (con metodica Real-Time RT-PCR e Western Blot). Inoltre, è stata esaminata l’espressione (con metodica Real-Time RT-PCR) del messaggero per alcuni geni implicati nel differenziamento e nella replicazione cellulare (PDX1, PAX4, NKX2.2, NKX6.1, Ciclina D2, E2F1, E2F2), e geni codificanti per enzimi costituenti il sistema di difesa antiossidante (Cu/Zn-SOD e Mn-SOD, catalasi e GSH-px). Come marker di stress ossidativo sono stati utilizzati il livello di espressione del messaggero di HO-1 e il contenuto di nitrotirosina (nmol/l), valutato mediante dosaggio ELISA. Conclusioni. I risultati di questo studio: •sembrano confermare che le isole pancreatiche umane esprimono le proteine prossimali del pathway di segnalazione metabolico (IRS-1) e mitogenico (IRS-2) dell’insulina, e che l’espressione genica, i livelli e la fosforilazione delle proteine prossimali della via del segnale insulinico sono significativamente ridotti in isole ottenute da pazienti affetti da diabete mellito di tipo 2; •sembrano indicare che l’alterazione del segnale insulinico potrebbe essere correlata al difetto funzionale e di sopravvivenza della beta-cellula nel diabete mellito di tipo 2; •suggeriscono che la metformina corregga, almeno in parte, questi difetti; Il pathway insulinico, quindi, sembra ricoprire un importante ruolo nelle alterazioni funzionali e/o di sopravvivenza delle beta-cellule pancreatiche umane e la metformina sembra essere in grado di esplicare il suo effetto terapeutico nel trattamento del diabete mellito di tipo 2 anche mediante il ripristino del segnale insulinico a livello delle isole pancreatiche umane