Un nuevo estudio revela que las células beta pancreáticas humanas envejecidas muestran características de senescencia mientras mantienen niveles elevados de genes cruciales para su función. A pesar de su estado de envejecimiento, estas células exhiben la capacidad de liberar insulina en respuesta a la glucosa, lo que ayuda a regular el azúcar en la sangre. Además, estas células envejecidas muestran una mayor actividad de genes que pueden estimular el sistema inmunológico.
Un nuevo estudio dirigido por el Dr. Milan Patra, junto con los profesores Ittai Ben-Porath y Yuval Dor de la Facultad de Medicina de la Universidad Hebrea ha revelado que las células beta pancreáticas humanas senescentes, que desempeñan un papel crucial en la producción de insulina, exhiben una mayor maduración funcional a través de la reorganización de la cromatina.
Además, el estudio encuentra que estas células muestran una mayor actividad de la vía del interferón que estimula el sistema inmunológico. Este hallazgo puede ofrecer una nueva vía potencial para abordar la diabetes tipo I.
Antecedentes: el reto de la diabetes
La diabetes, caracterizada por deficiencia o resistencia a la insulina, depende de células beta pancreáticas disfuncionales, que son responsables de secretar insulina para eliminar la glucosa de la sangre. Mejorar o preservar la función de estas células es fundamental para desarrollar tratamientos para la diabetes. A nivel mundial, se estima que 463 millones de adultos, o aproximadamente 1 de cada 11, lidian con esta afección, una cifra que se espera que aumente debido al envejecimiento de la población, la urbanización, las dietas deficientes y los estilos de vida sedentarios. Las proyecciones indican que para 2045, más de 700 millones de personas podrían verse afectadas, lo que plantea enormes desafíos para la atención médica, las economías y los esfuerzos de salud pública. Es imperativo tomar medidas urgentes para detener esta marea, lo que requiere estrategias de prevención efectivas, un mejor acceso a la atención y tratamientos innovadores.
Hallazgos clave: funcionalidad y respuesta inmune
El estudio, publicado en Nucleic Acids Research, demuestra que una parte significativa de las células beta pancreáticas humanas adultas activan un gen llamado p16, que indica que se encuentran en un estado similar al envejecimiento, denominado senescencia celular. Curiosamente, estas células senescentes, en lugar de mostrar signos de disfuncionalidad, muestran niveles elevados de genes que son importantes para su función. Por lo tanto, estas células parecen poseer un mayor nivel de funcionalidad y madurez en comparación con sus vecinas no senescentes. Esto es sorprendente, ya que generalmente se cree que las células senescentes previamente identificadas en otros tejidos son disfuncionales y tienen efectos nocivos.
Al analizar la organización genética de las células beta senescentes, los investigadores descubrieron que cambian el empaquetamiento de los genes, la cromatina, generando una organización reprogramada que permite la activación de la funcionalidad. Debido a esto, parece que las células beta envejecidas tienen la capacidad de liberar insulina en respuesta a la glucosa en cantidades aún mayores, lo que ayuda a regular los niveles de azúcar en la sangre de manera efectiva.
Este estudio también encontró que las células beta senescentes tienen niveles elevados de genes que se comunican con el sistema inmunológico. Esta respuesta, denominada “respuesta al interferón”, normalmente actúa para indicar una infección viral a las células inmunitarias, reclutando su ataque. Sin embargo, las células beta de senescencia activan esta vía en ausencia de dicha infección: son los cambios moleculares en las propias células los que simulan esta respuesta. La consecuencia potencial es una mayor estimulación de las células inmunitarias para atacar a las células beta, el proceso fundamental que impulsa la diabetes tipo I. Esto significa que el envejecimiento de las células beta podría ayudar a regular las respuestas inmunitarias y podría ser importante para comprender las reacciones autoinmunes en la diabetes tipo 1. Potencialmente, el bloqueo de esta respuesta, o el proceso de senescencia, podría usarse para prevenir la progresión de la diabetes tipo I en sus primeras etapas.
Implicancias para el tratamiento de la diabetes
El descubrimiento de que las células beta pancreáticas envejecidas pueden conservar una alta funcionalidad y responder a las señales inmunitarias desafía la visión tradicional de que las células senescentes son puramente perjudiciales. Esta nueva comprensión abre la puerta a posibles terapias destinadas a preservar o mejorar la función secretora de insulina de las células beta en pacientes diabéticos.
“Estos hallazgos son fundamentales porque sugieren que las células beta senescentes no son una responsabilidad, sino que pueden actuar, de manera prediseñada, para mejorar la producción de insulina a medida que envejecemos, contrarrestando otros efectos perjudiciales”, dijo el profesor Ittai Ben Porath. “Además, si se establece que la senescencia de las células beta es una característica prominente de las primeras etapas de la diabetes tipo I, dirigirse a estas células a través del tratamiento farmacológico podría representar un enfoque novedoso para prevenir el ataque autoinmune de las células beta”.
Futuras líneas de investigación
Los planes de investigación futuros incluyen profundizar en los mecanismos que impulsan el aumento de la actividad de los programas de maduración funcional en las células beta envejecidas, influenciadas por la dinámica de la cromatina. Una comprensión integral de estos procesos es prometedora para el desarrollo de terapias dirigidas destinadas a mejorar la funcionalidad y la esperanza de vida de las células beta, mejorando así la calidad de vida de las personas que luchan contra la diabetes. Comprender cómo el proceso de senescencia afecta la interacción de las células inmunitarias con las células beta, y si esto está realmente asociado con la diabetes, puede abrir la puerta a nuevos enfoques de tratamiento.
El artículo de investigación titulado “Senescence of human pancreatic beta cells enhances functional maturation through chromatin reorganization and promotes interferon responsiveness”, ya está disponible en Nucleic Acids Research.
DOI: 10.1093/nar/gkae313
Investigadores:
Milan Patra1, Agnes Klochendler1, Reba Condiotti1, Binyamin Kaffe2, Sharona Elgavish3, Zeina Drawshy1, Dana Avrahami1, Masashi Narita4, Matan Hofree5 6, Yotam Drier5, Eran Meshorer2, Yuval Dor1, Ittai Ben-Porath1.
Instituciones:
1. Departamento de Biología del Desarrollo e Investigación del Cáncer, Instituto de Investigación Médica Israel-Canadá, Facultad de Medicina, Universidad Hebrea de Jerusalem.
2. Departamento de Genética, Instituto de Ciencias de la Vida y Centro Edmond y Lily Safra de Ciencias del Cerebro (ELSC), Universidad Hebrea de Jerusalem.
3. Info-CORE, Unidad de Bioinformática del I-CORE, Universidad Hebrea de Jerusalem.
4. Instituto de Cambridge para la Investigación del Cáncer del Reino Unido, Centro Li Ka Shing, Universidad de Cambridge.
5. Centro Lautenberg de Inmunología e Investigación del Cáncer, Instituto de Investigación Médica Israel-Canadá, Facultad de Medicina, Universidad Hebrea de Jerusalem.
6. Escuela de Ciencias de la Computación e Ingeniería, Universidad Hebrea de Jerusalem.
Financiación:
Stichting Onderzoek Nederland (Y. Dor e I.B.-P.); Programa de Patrimonio del Legado de la Fundación de Ciencias de Israel [1245/16 a I.B.-P.]; Programa BIRAX del British Council [65BX18MNIB a M.N. e I.B.-P.]; Fondo de Investigación de la Diabetes Juvenil [3-SRA-2024-1479-S-B a Y. Dor e I.B.-P.]; Programa de Cooperación en Investigación del Cáncer del Deutsches Krebsforschungszentrum (DKFZ) y el Ministerio de Ciencia, Tecnología y Espacio de Israel (MOST) [0004062 a I.B.-P.]; Red de Investigación de Islotes Humanos [HIRN, U01 DK135001] y NIDDK [R01 DK133442 a Y. Dor]; Red de Investigación de Islotes Humanos [HIRN, U01 DK134995 a D.A.]; Cancer Research UK, Cambridge Institute Core Grant [C9545/A29580 a M.N.]; I.B.-P. ocupa la Cátedra Woll Sisters and Brothers en Enfermedades Cardiovasculares; Y. Dor es titular de la Cátedra Walter y Greta Stiel y de la Beca de Investigación en Estudios del Corazón. Financiación de la tarifa de acceso abierto: Cátedra Woll Sisters and Brothers en Enfermedades Cardiovasculares.
