Dallo studio delle cellule che producono insulina nelle mosche della frutta si è scoperto che la secrezione è influenzata dagli ormoni intestinali, diminuisce con l'età e ha un impatto minimo sul foraggiamento, offrendo approfondimenti sul metabolismo umano
L'ormone dell'insulina svolge un ruolo centrale nel metabolismo di molti organismi viventi. Quando il cibo è abbondante, l'insulina promuove l'assorbimento e l'immagazzinamento di energia. In periodi di fame, tuttavia, la secrezione di insulina è ridotta; il corpo conserva energia o cerca fonti di energia alternative. È fondamentale per la sopravvivenza che questo sistema sia finemente regolato. Se si squilibra, c'è il rischio di diabete e altre malattie metaboliche. Gli esseri umani producono insulina nel loro pancreas. Nel moscerino della frutta Drosophila, tuttavia, l'ormone è prodotto dalle cellule nervose situate nel cervello.
Queste cellule rilasciano l'insulina direttamente nell'emolinfa, il fluido che svolge le funzioni del sangue negli insetti. A parte questo, tuttavia, il sistema insulinico del moscerino è molto simile a quello degli esseri umani.
Gli scienziati della Julius-Maximilians-Universität Würzburg (JMU) in Baviera, Germania, hanno ora esaminato più da vicino le cellule produttrici di insulina (IPC) del moscerino della frutta. Il loro obiettivo era di svelare come queste cellule nel cervello del moscerino lavorino insieme ad altri neuroni per produrre una risposta concertata alle richieste metaboliche e ai cambiamenti dello stato interno.
I risultati sono stati pubblicati sulla rivista scientifica eLife (1). Il dottor Jan Marek Ache (2), capo di un gruppo Emmy Noether presso il Dipartimento di Neurobiologia e Genetica del JMU Biocentre, è responsabile dello studio.
Tracciamento dell'attività delle singole cellule
Come reagiscono le cellule produttrici di insulina (IPC) negli insetti viventi ai cambiamenti nel bilancio energetico? Finora se ne sa poco. Per colmare questa lacuna di conoscenza, il team di Jan Ache ha utilizzato un approccio che consente di registrare l'attività delle singole IPC nei moscerini della frutta viventi in diverse condizioni.
Hanno scoperto che le IPC rilasciano insulina quando le mosche ingeriscono zucchero con il cibo, ma non quando lo zucchero viene iniettato direttamente nell'emolinfa.
«Negli esseri umani, questo fenomeno è noto come effetto incretinico», spiega Jan Ache. Ciò suggerisce che la secrezione di insulina non è semplicemente controllata dall'aumento dei livelli di zucchero nel sangue, ma da meccanismi più complessi che coinvolgono gli ormoni intestinali.
Il team JMU ha anche scoperto che l'attività IPC è molto più bassa nelle mosche più anziane. È quindi possibile che il modo in cui gli insetti elaborano lo zucchero cambi con l'età, in modo simile agli esseri umani.
Influenza sul comportamento di foraggiamento indagato
Il comportamento di foraggiamento dei moscerini della frutta è strettamente legato alle fluttuazioni delle loro riserve energetiche, che a loro volta sono collegate alla secrezione di insulina. Il team di Würzburg voleva anche scoprire di più su queste relazioni.
I ricercatori hanno quindi stimolato optogeneticamente le IPC, imitando ciò che normalmente accade dopo un pasto e un aumento dei livelli di zucchero. Si è scoperto che le cellule che producono insulina svolgono solo un ruolo minore nella modulazione del comportamento di foraggiamento rispetto ad altre cellule nervose.
Gli studi potrebbero essere rilevanti per gli esseri umani
«Con i nostri esperimenti, abbiamo affinato la nostra conoscenza dei circuiti che controllano la secrezione di insulina nei moscerini della frutta», afferma il dottor Jan Marek Ache.
Ciò consente ora ulteriori indagini, che potrebbero in ultima analisi portare a risultati rilevanti per la salute umana e per malattie come il diabete. Sebbene gli esseri umani e i moscerini della frutta siano molto diversi nell'aspetto, presentano alcune somiglianze nella genetica e nel metabolismo, tra cui la funzione del sistema nervoso e gli aspetti fondamentali della regolazione metabolica.
Riferimenti:
(1) Nutritional state-dependent modulation of insulin-producing cells in Drosophila
Descrizione foto: L'immagine mostra in magenta le cellule produttrici di insulina (IPC) e un secondo gruppo di cellule nervose (cellule positive DH44, verdi), che insieme alle IPC regolano aspetti centrali del bilancio energetico negli insetti. - Credit: Rituja Bisen / Universität Würzburg.
Autore traduzione riassuntiva e adattamento linguistico: Edoardo Capuano / Articolo originale: New Details About Insulin Production Deciphered