Según la Organización Mundial de la Salud, 422 millones de adultos en todo el mundo tienen diabetes. De hecho, el número de adultos con la enfermedad continúa creciendo cada año.
Para ayudar a la creciente población de pacientes, los investigadores de la Universidad de Michigan están bajando hasta el nivel molecular. Ahí, ellos están tratando de determinar lo que hace que las células en el páncreas diabético sean menos eficientes en la generación de moléculas de insulina.
La diabetes tipo 2 ocurre cuando el páncreas no produce suficiente insulina para mantener los niveles de azúcar en sangre bajo control.
«Desde hace diez años, hemos encontrado que cuando la insulina se está haciendo en las células beta del páncreas, una determinada subfracción de nuevas moléculas sintetizadas de insulina, llamada proinsulina, no puede plegarse apropiadamente«, dice Ming Liu, profesor asociado de investigación de medicina interna en la UM y co-investigador en un nuevo estudio sobre el tema.
«Este problema se conoce como el mal plegamiento de la proinsulina, y varios grupos diferentes de investigación en todo el mundo han llegado con observaciones similares».
«También nos encontramos que hay casos en los que los animales tienen una producción de moléculas de proinsulina malformadas que alcanza el 30 por ciento de la proinsulina totales, eso es suficiente para estos animales para desarrollar diabetes con el fracaso de las células beta pancreáticas”.
Un equipo de cuatro profesores de la UM está poniendo a prueba actualmente la proinsulina malformada.
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«Al nacer, recibimos dos copias del gen que codifica la proinsulina, uno de la madre y uno de del padre«, dice Billy Tsai, co-investigador y profesor de biología celular y del desarrollo en la UM.
«Hay un tipo de gen especial de la diabetes, llamado mutante Ins-gen de la diabetes inducida de la Juventud (MIDY), en la que los pacientes con diabetes tienen una mutación en una de las copias, por lo tanto, la mitad de la totalidad de su proinsulina puede ser mal plegada«.
Tsai explica que en la célula beta pancreática, la proinsulina primero está dirigida, o entregada, al compartimiento de retículo endoplásmico (ER), con el fin de iniciar el proceso de producir insulina.
Cuando las proteínas se hacen en la sala de urgencias, si las cosas van bien, adquieren su forma tridimensional plegada que se necesita para que funcione como es debido.
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Si no adquieren y retienen la forma adecuada, entonces la célula las reconoce como las moléculas de proteínas defectuosas y trabaja para destruirlas, por lo que no causan estragos dentro de la célula.
«En la enfermedad MIDY, teniendo un gen mutado haciendo la proinsulina es una mala noticia«, dice Tsai.
«La célula tiene que encontrar una manera de reconocer las moléculas de proteína malas que vienen del gen mutante y las destruyen. Y si no es así, resulta que la proinsulina malformada puede tener un efecto interferente dominante, en la normalidad transeúnte de las moléculas de proinsulina que están hechas de otro gen bueno”.
Añade que la proinsulina normal, normalmente se convierte en insulina y ayuda a reducir el azúcar en la sangre.
Pero, cuando la proinsulina malformada se une físicamente a sí misma a la proinsulina transeúnte normal, se bloquea la capacidad de las células beta para que la proinsulina se convierta en insulina normal.
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Liu y Tsai se unen en el estudio de la UM con sus colegas, el profesor Peter Arvan, profesor y jefe de la División de Metabolismo, Endocrinología y Diabetes, y Ling Qi, profesor de fisiología molecular e integradora.
El equipo explica que las células pancreáticas tienen una forma de rectificar los problemas de las proteínas mal plegadas.
La forma principal es mediante el reconocimiento de proteínas dañadas y expulsar desde el ER a proteosoma de la célula, una importante eliminación de basura celular que tiene la responsabilidad de cortar las proteínas específicas para la destrucción. Ese proceso se llama degradación retículo endoplásmico Asociado (ERAD).
La idea es que si la proinsulina mal plegada se corta y degrada, entonces la proinsulina normal restante puede moverse a través de la célula beta y ser convertida con éxito en insulina biológicamente activa, para disminuir la glucemia.
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El equipo está ahora investigando si hay una manera de estimular la vía de degradación con el fin de deshacerse de más de la proteína mutante.
«Creemos que podemos rectificar esta enfermedad diabética mediante la manipulación de la vía ERAD para que podamos restaurar la secreción normal de insulina» dice Tsai.
«Estamos tratando de mostrar una prueba de principio de que, si podemos manipular las células para tener una mayor capacidad para degradar la proinsulina malformadas, podemos aumentar la cantidad de insulina normal que se puede hacer y se secreta, la esperanza es que esto ayudará a continuación, en el desarrollo de fármacos que estimulen ERAD para generar el mismo efecto beneficioso”.
El equipo explica que este tipo de investigación no se ha informado antes en el campo de la diabetes.
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«Ha habido extensos estudios sobre las proteínas se someten a ERAD«, dice Qi. «Los investigadores saben que el mal plegamiento de proteínas es importante para ciertas enfermedades, pero ahora van nos vamos a centrar en la diabetes.«
Arvan está de acuerdo, «para entender las enfermedades de proteínas mal plegadas, tenemos que saber más sobre el plegamiento de proteínas. Este es un paso emocionante en el campo de la investigación de la diabetes.”
El equipo de investigadores acaba de recibir una concesión de varios de los Institutos nacionales de Salud, por cuatro años, por lo que se espera que nuevas e importantes respuestas.
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