"Regulación de la secreción de glucagón por ATP extracelular y leptina en célula pancreática ?"

Resumen

El control de la homeostasis de la glucosa requiere una correcta coordinación de la función y secreción de las células pancreáticas alfa y beta, productoras y secretoras de glucagón e insulina, respectivamente. Si bien existe una abrumadora información sobre el funcionamiento de la célula beta, se conoce poco acerca de la fisiología de la célula alfa sobre la secreción de glucagón. Fallos en este sistema pueden conducir a la aparición de patologías como la diabetes mellitus, producida principalmente por un mal funcionamiento de las células beta o por resistencia a la insulina. No obstante, se han demostrado alteraciones en el funcionamiento de la célula alfa y en la secreción de glucagón en pacientes diabéticos que pueden agravar la falta de control de la glucosa en sangre en estos individuos. Es, por lo tanto, de gran importancia profundizar en el conocimiento de la fisiología de la célula alfa pancreática, así como en su regulación. En esta tesis hemos abordado dos aspectos significativos en la regulación de la célula alfa. En primer lugar, dada la importancia de los factores paracrinos procedentes de la célula beta en la regulación de la célula alfa, hemos analizado el papel del ATP como mensajero extracelular. En segundo lugar, puesto que el tejido adiposo puede regular la función de la célula beta a través de la leptina, hemos evaluado la función de esta hormona en la célula alfa. Por lo tanto, los principales objetivos de la presente tesis fueron estudiar el efecto del ATP extracelular y el de la leptina circulante sobre la regulación de la célula alfa pancreática. Para ello, el trabajo se desarrolló atendiendo a los siguientes objetivos específicos: 1.- Identificar subtipos de receptores purinérgicos presentes en células alfa, estudiar el efecto del ATP y de los derivados de su hidrólisis sobre la señal de Ca2+ intracelular al interaccionar con sus receptores, y cuantificar el efecto que la señalización purinérgica produce sobre la secreción de glucagón. 2.- Estudiar qué isoformas del receptor de leptina se expresan en las células alfa y analizar el efecto de la leptina sobre la actividad eléctrica y la señal de Ca2+ intracelular, así como averiguar qué efecto regulador presenta en la secreción de glucagón. En esta tesis hemos demostrado que las células alfa pancreáticas expresan receptores purinérgicos P2Y1, A1 y A2A. El ATP extracelular, a concentraciones de 1 y 10 uM, produce una inhibición reversible de la señal de Ca2+ que presentan las células alfa a baja concentración de glucosa. Este efecto inhibitorio se debe principalmente a la molécula del ATP en sí y no tanto a los productos derivados de su hidrólisis, e implica una mayor participación de receptores purinérgicos P2 que de receptores pertenecientes a la familia P1. La adenosina, producto de la hidrólisis de ATP, a concentraciones de 1 y 10 uM también inhibe la señal de Ca2+ intracelular en células alfa de ratón. Agonistas específicos para los receptores purinérgicos hallados en esta población celular confirmaron la participación y funcionalidad de los subtipos P2Y1 y A2A en el efecto observado en la señal de Ca2+ intracelular. El efecto de estos nucleótidos también se estudió a nivel de secreción hormonal. El ATP, a concentración 10 uM, produce una disminución de la secreción de glucagón similar a la registrada por Co2+ o por elevadas concentraciones de glucosa (10 y 20 mM). Sin embargo, la adenosina, a 10 uM, no indujo ningún efecto significativo sobre la secreción de glucagón, posiblemente al contrarrestarse los efectos de la inhibición de Ca2+ citosólico con el incremento en los niveles de AMPc y la activación de PKA, dado que en presencia de un inhibidor de PKA existen diferencias significativas en el efecto que la adenosina produce sobre la secreción de glucagón. Por otra parte, también observamos que tanto las células aCT1-9 como los islotes de ratón presentan ARN mensajero para las isoformas ObRa-e del receptor de leptina, y que ObR se expresa a nivel proteico en estas células. ObRb, la principal isoforma responsable de la activación de señales intracelulares activadas por leptina, también colocaliza en células aTC1-9 y en células alfa de islotes de ratón y de humano. La leptina, a concentración de 6.25 nM, produce hiperpolarización de la membrana en células aTC1-9 y células alfa de ratón, suprimiendo la actividad eléctrica en las mismas. A concentraciones de 0.625 nM y 6.25 nM, la leptina reduce la frecuencia de la señal oscilatoria del Ca2+ intracelular en células de la línea aTC1-9, y en células alfa de islotes humanos. Este mismo efecto se observa en células alfa de islotes de ratón a 6.25 nM leptina, sin embargo, 0.625 nM tiene una acción inhibitoria limitada. El efecto que la leptina ejerce sobre la señal de Ca2+ intracelular está mediado por unión de la leptina a ObRb, la isoforma larga del receptor de leptina, puesto que la leptina no ejerce ningún efecto en células alfa de ratones db/db, deficientes de dicha isoforma. La leptina, a 6.25 nM, inhibe la exocitosis de los gránulos secretores y la secreción de glucagón en células aTC1-9 y en células alfa de ratón, respectivamente. La ruta PI3K está implicada en el efecto inhibitorio que produce la leptina sobre la señal de Ca2+ citosólico y la secreción de glucagón, dado que la utilización de un inhibidor específico de PI3K bloquea la acción de la leptina.