Un treball d'investigació codirigit per Antonio Zorzano, de l'Institut de Recerca Biomèdica (IRB Barcelona) al Parc Científic de Barcelona, i Marc Claret, de l'Institut d'Investigacions Biomèdiques Pi i Sunyer (IDIPABS), ambdós membres de la xarxa CIBERDEM, subratlla la importància dels mecanismes neuronals en la detecció de nutrients i el control dels nivells de glucosa. Els resultats, publicats a Cell Metabolism, ajuden a comprendre amb més detall la diabetis. 

El cervell és fonamental en la regulació de la gana, el pes corporal i el metabolisme. En concret, hi ha un petit grup de neurones de l’hipotàlem, anomenades POMC (pronunciat POM-ci), que detecten i integren senyals que informen sobre l’estat energètic de l’organisme i activen les respostes fisiològiques oportunes. Aquestes neurones són sensibles a les fluctuacions en nutrients com la glucosa, àcids grassos o aminoàcids.

Ara aquest estudi coliderat per l’IRB Barcelona i l’IDIBAPS –i del qual en són primeres autores, Sara Ramírez i Alicia G Gómez-Valadés–revela la connexió entre les neurones POMC de l’hipotàlem i l’alliberament d’insulina per part del pàncrees i descriu nous mecanismes moleculars implicats en aquesta connexió.

Les neurones POMC detecten canvis en la disponibilitat de nutrients però fins ara es desconeixen al detall els mecanismes moleculars implicats. També es coneix que els canvis en la forma dels mitocondris, fenomen conegut com a dinàmica mitocondrial, constitueix un mecanisme d’adaptació energètica en condicions metabòliques canviants, per ajustar les necessitats de les cèl·lules.

Per descobrir si defectes en la dinàmica mitocondrial d’aquest petit nucli de neurones podien causar alteracions del metabolisme, els investigadors van eliminar una proteïna de dinàmica mitocondrial, la mitofusina 1, de les neurones POMC de ratolins.En primer lloc, els científics observen que aquests ratolins tenen alterada la detecció dels nivells de glucosa i l’adaptació entre l’estat de dejú i després de ser alimentats. I en segon lloc, veuen que aquests defectes condueixen a pertorbacions en el metabolisme de la glucosa que venen causades per una menor secreció d’insulina.

“Va ser sorprenent descobrir que aquestes neurones no només estan implicades en el control de la ingesta, que ja se sabia, sinó que també estan implicades en el control de la quantitat d’insulina que segreguen les cèl·lules beta del pàncrees”, explica Zorzano cap del Laboratori Malalties Metabòliques Complexes i Mitocondris de l’IRB Barcelona.

Els científics observen per primera vegada que aquesta comunicació entre hipotàlem i pàncrees depèn de l’activitat de la proteïna mitofusina 1 i comencen a entendre alguns detalls moleculars d’aquesta connexió.  Descriuen que les alteracions són degudes a un augment desproporcionat, tot i que transitori, de la producció d’espècies radicals d’oxigen (ROS) a l’hipotàlem. Quan al laboratori restauren els nivells de ROS a l’hipotàlem, el pàncrees torna a secretar nivells correctes d’insulina.

Marc Claret, cap del Grup de Control Neuronal del Metabolisme a l’IDIBAPS, afegeix que “els nostres resultats també suggereixen implicacions patològiques d’aquest model animal, atès que una dieta rica en greixos fa que aquests ratolins siguin més susceptibles a desenvolupar diabetis”.
 

• Article de referència: 

Sara Ramírez, Alicia G Gómez-Valadés, Marc Schneeberger, Luis Varela, Roberta Haddad-Tóvolli, Jordi Altirriba, Eduard Noguera, Anne Drougard, Álvaro Flores-Martínez, Mónica Imbernón, Iñigo Chivite, Macarena Pozo, Andrés Vidal-Itriago, Ainhoa Garcia, Sara Cervantes, Rosa Gasa, Ruben Nogueiras, Pau Gama-Pérez, Pablo M Garcia-Roves, David A Cano, Claude Knauf, Joan-Marc Servitja, Tamas L Horvath, Ramon Gomis, Antonio Zorzano and Marc Claret. Mitochondrial dynamics mediated by Mitofusin 1 is required for POMC neuron glucose-sensing and insulin release control. Cell Metabolism (2017). Doi: 10.1016/j.cmet.2017.05.010