Papel de GPR41 y GPR43, receptores de ácidos grasos de cadena corta, en la función y el crecimiento de las células alfa pancreáticas

Resumen

Las células alfa pancreáticas productoras de glucagón son claves en el desarrollo de la diabetes mellitus tipo 2 (DMT2). Por ello, la identificación de los mecanismos y factores involucrados en la regulación de la función y crecimiento de estas células podría proporcionar nuevas dianas terapéuticas para el tratamiento de la DMT2. La microbiota intestinal podría ser uno de estos factores, ya que se ha observado que varios de sus metabolitos regulan el desarrollo de algunas enfermedades metabólicas. De ellos, los ácidos grasos de cadena corta (SCFAs) son los más abundantes y pueden actuar como sustratos metabólicos, además de señalizar a través de sus receptores específicos, GPR41 y GPR43. Estudios previos han demostrado que ambos receptores se expresan en las células enteroendocrinas y en las células beta pancreáticas. Sin embargo, se desconoce si GPR41 y GPR43 están presentes en las células alfa y su papel. Por tanto, el primer objetivo de la tesis fue identificar si GPR41 y GPR43 se expresaban en las células alfa. Posteriormente, se analizó in vitro y ex vivo la función de estos receptores en la fisiología normal de las células alfa pancreáticas, además de estudiar su papel in vivo en distintos modelos animales. Así, se confirmó que GPR41 y GPR43 se expresan en las células alfa de los islotes de rata mediante inmunofluorescencia y citometría de flujo. La función de ambos receptores se estudió en las células alfaTC1.9. El tratamiento de estas células con los agonistas de GPR41 y GPR43 aumentó los niveles de expresión del glucagón y la proconvertasa 2, pero disminuyó los de la proconvertasa 1/3. El uso de agonistas específicos para ambos receptores aumentó la secreción de glucagón en las células alfaTC1.9, resultados que se confirmaron en islotes aislados de rata adulta. Además, la activación de GPR41, pero no de GPR43, estimuló significativamente la proliferación de las células alfa en islotes de Langerhans completos. Estos resultados se comprobaron en dos modelos animales de adaptación nutricional de las células alfa pancreáticas. En el modelo de prediabetes inducido por una dieta alta en grasas (HFD), los animales mostraron hiperglucagonemia y un aumento en la expresión y secreción de glucagón, tanto a bajas como altas concentraciones de glucosa. A pesar de que la HFD disminuyó significativamente los niveles séricos del acetato (SCFA), la expresión génica de GPR41 y GPR43 se incrementó, resultados que fueron confirmados mediante inmunofluorescencia. La activación de ambos receptores incrementó aún más la expresión del glucagón en los islotes de animales alimentados con una HFD, pero no su liberación. En el modelo de desarrollo postnatal, las ratas lactantes presentaron una marcada hiperglucagonemia, lo que implicó un aumento considerable en el volumen relativo de las células alfa como respuesta a la alta demanda de glucagón durante esta etapa. Así mismo, durante la lactancia se incrementaron de forma progresiva los niveles séricos del acetato e isovalerato (SCFAs), mientras que la concentración de butirato (SCFA) fue disminuyendo. En este periodo se incrementó la expresión génica de GPR41 y GPR43 en los islotes de Langerhans, resultados que se confirmaron mediante inmunofluorescencia. La activación de GPR41 en islotes de lactantes estimuló la expresión del glucagón, insulina y somatostatina, además de incrementar la proliferación de las células alfa. Los resultados obtenidos sugieren que los receptores específicos de los SCFAs, GPR41 y GPR43, pueden modular la función de las células alfa pancreáticas; además GPR41 es capaz de regular el crecimiento de estas células, por lo que estos receptores se convierten en objetivos potenciales para el tratamiento de la diabetes.