Como la insulina estimula la asimilación de glucosa en las células grasas
La comprensión de cómo la insulina prepara la célula para la captación de glucosa puede dar lugar a ideas para estimular esta actividad cuando las células se vuelven resistentes a la insulina
Con el uso de microscopios de alta resolución, los investigadores del Instituto Nacional de la Salud de USA han demostrado como la insulina provoca que las células de grasa asimilen la glucosa, en un modelo de ratas. Los resultados fueron publicados en la edición del 8 de septiembre de la revista Cell Metabolism. Mediante el estudio de la superficie de las células de grasa sanas y vivas de ratas, los investigadores fueron capaces de entender el proceso por el cual las células asimilan la glucosa. A continuación, se planea observar las células de grasa de personas en diferentes grados de sensibilidad a la insulina, incluida la resistencia a la insulina, considerado un precursor de la diabetes tipo 2. Estas observaciones pueden ayudar a identificar el intervalo cuando alguien entra en riesgo de desarrollar diabetes.
«Lo que estamos haciendo aquí es tratar de entender realmente cómo las proteínas transportadoras de glucosa llamadas GLUT4 trabajan en las células normales, sensibles a la insulina«, citó Karin Stenkula G., Ph.D., investigador en el Instituto Nacional de Diabetes y Enfermedades Digestivas y Renales (NIDDK) y autor principal del artículo. Con una comprensión de cómo estos transportadores responden a la insulina en las células grasas, se podría detectar las diferencias entre una célula sensible a la insulina y una célula resistente a la insulina, para aprender cómo la respuesta se deteriora. Ellos esperan identificar cuando una persona se convierte en pre-diabético, antes que se desarrolle la diabetes.
La glucosa; un azúcar simple proporciona energía para las funciones celulares. Después que la comida es digerida, la glucosa se libera en el torrente sanguíneo. En respuesta, el páncreas segrega insulina, que permite que las células de los músculos y las células de grasa asimilen la glucosa. Las células obtienen energía de la glucosa o la convierten en grasa para su almacenamiento a largo plazo.
Al igual que una llave encaja en una cerradura, la insulina se une a los receptores en la superficie de la célula, causando que las moléculas GLUT4 vayan a la superficie de la célula. Como su nombre lo indica, las proteínas transportadoras de glucosa actúan como vehículos para transportar la glucosa dentro de la célula. Para obtener imágenes detalladas de cómo las GLUT4 se transportan y se mueven a través de la membrana de la célula, los investigadores utilizaron imágenes de alta resolución para observar las GLUT4 que habían sido etiquetadas con fluorescente.
Los resultados de los estudios
Luego, los investigadores observaron las células de grasa en suspensión en un líquido neutro y posteriormente las células empapadas en una solución de insulina, para determinar la actividad de las GLUT4 en ausencia de insulina y en su presencia.
- En el líquido neutro, los investigadores encontraron que las moléculas individuales de GLUT4, así como los grupos de GLUT4 se distribuyeron a través de la membrana celular en igual número. Dentro de la célula, las GLUT4 aparecían en estructuras en forma de globo conocidas como vesículas. Las vesículas transportan las GLUT4 a la membrana celular y se fusionan con la membrana, un proceso conocido como fusión. Después de la fusión, las moléculas individuales de GLUT4 son las primeras en entrar en la membrana de la célula, se mueven a un ritmo constante, pero relativamente poco frecuentes. Los investigadores califican este proceso de fusión como de liberación.
- Cuando se expone a la insulina, sin embargo, la velocidad de entrada total de las GLUT4 en la membrana celular alcanzó su punto máximo, cuadruplicando el plazo de tres minutos. Los investigadores observaron un aumento dramático en la fusión con la liberación; 60 veces más seguida en las células expuestas a la insulina que en las células no expuestas a la insulina.
Después de la exposición a la insulina, una compleja secuencia se produjo, los grupos de GLUT4 pasaron a moléculas individuales de GLUT4. Sobre la base de la cantidad total de glucosa que las células asimilaron.
Los investigadores dedujeron que la glucosa fue asimilada en las células por las moléculas individuales de GLUT4, así como por los grupos de GLUT4. Ellos también observaron que después de cuatro minutos, la entrada de GLUT4 en la membrana celular empezó a disminuir, cayendo a los niveles observados en el líquido neutro en 10 a 15 minutos.
La magnitud de este cambio demuestra cuán importante es la regulación de este proceso para la supervivencia de las células y para el funcionamiento normal de todo el cuerpo, dijo Joshua Zimmerberg, Ph.D., MD, autor principal del articulo y el director del Programa de Biología Física del Instituto Nacional de Salud Infantil y Desarrollo Humano (NICHD) Eunice Kennedy Shriver.
El equipo de investigación planea próximamente examinar la actividad de los transportadores de glucosa en las células grasas, Zimmerberg cito esto: «La comprensión de cómo la insulina prepara la célula para la captación de glucosa puede dar lugar a ideas para estimular esta actividad cuando las células se vuelven resistentes a la insulina«.
