Il diabete di tipo 2 è caratterizzato dalla progressiva disfunzione delle cellule beta, pertanto la comprensione dei meccanismi coinvolti nel danno beta-cellulare nel diabete mellito è fondamentale per lo sviluppo di strategie terapeutiche mirate al ripristino di una normale funzione beta-cellulare. Abbiamo recentemente dimostrato che un eccesso di glutammato esercita un effetto tossico sulla cellula beta, un meccanismo mediato dall’attivazione di sistemi recettoriali del glutammato e da un aumento dello stress ossidativo. Un ruolo chiave nel controllo del glutammato extracellulare nell’isola e nell’integrità beta cellulare è svolto dal trasportatore del glutammato ad alta affinità GLT1, selettivamente localizzato sulla membrana plasmatica di cellule beta [1]. Dato il ruolo chiave di GLT1 nella funzionalità dell’isola pancreatica e la documentata alterazione di livelli di glutammato in pazienti affetti da diabete di tipo 2 [2], obiettivo del nostro lavoro è stato quello di valutare l’espressione e l’attività del trasportatore in condizioni diabetiche. A questo scopo abbiamo studiato tessuto pancreatico di 5 soggetti non-diabetici (età: 69±7 anni; M/F:3/2) e 8 diabetici di tipo 2 (DMT2 età: 67±8 anni; M/F:5/3). Abbiamo potuto verificare che l’espressione di GLT1 a livello dell’isola pancreatica è sempre di esclusiva pertinenza beta cellulare ma, a differenza dei soggetti controllo, in 5 degli 8 DMT2 pancreas il trasportatore non localizza sulla membrana plasmatica ma in compartimenti intracellulari. Per valutare i meccanismo alla base di questa rilocalizzazione, utilizzando due preparazioni differenti di isole isolate umane, abbiamo valutato l’effetto dell’iperglicemia cronica (16.7 mM glucosio per 3 giorni) e dell’esposizione a citochine infiammatorie (TNFalpha, ILbeta, INgamma) sull’espressione, attività e localizzazione del trasportatore GLT1 mediante studi di western blot, analisi al confocale e saggi di uptake. I nostri dati indicano che l’incubazione delle isole in alto glucosio non cambia l’espressione del trasportatore ma determina, in cellule insulino-positive, la rilocalizzazione di GLT1 dalla membrana plasmatica in un pool vescicolare intracellulare e la concomitante diminuzione dell’attività di trasporto (riduzione del 25±5%, p<0.05; n=2 in triplicato). L’incubazione con citochine infiammatorie determina una riduzione significativa dell’espressione del trasportatore (riduzione del 45±11% rispetto a isole non trattate, p<0,05; n=4). Stiamo ora valutando i meccanismi molecolari alla base di queste alterazioni. In conclusione, i risultati di questa ricerca suggeriscono che nelle cellule beta di soggetti diabetici il trasportatore non possa più svolgere adeguatamente la sua normale funzione di trasporto e che questo possa contribuire alla progressiva perdita beta cellulare. Pertanto trattamenti che upregolano l’attività/espressione di GLT1/EAAT2 in cellule beta potrebbero agire come farmaci citoprotettivi su cellule beta. [1] Di Cairano E.S., et al. (2011) J. Biol. Chem. 286(16):14007-14018. [2] Bao, Y., et al. (2009) J.Proteome Res. 8, 1623–1630

Espressione ed attività del trasportatore del glutammato GLT1/EAAT2 nel Diabete di Tipo 2 / C. Perego, M. Iaquinto, S. Moretti, E. Di Cairano, S. La Rosa, F. Bertuzzi, A. Davalli, F. Folli. ((Intervento presentato al 24. convegno Congresso Nazionale Società Italiana Diabete tenutosi a Torino nel 2012.

Espressione ed attività del trasportatore del glutammato GLT1/EAAT2 nel Diabete di Tipo 2

C. Perego;S. Moretti;E. Di Cairano;F. Folli
2012-05

Abstract

Il diabete di tipo 2 è caratterizzato dalla progressiva disfunzione delle cellule beta, pertanto la comprensione dei meccanismi coinvolti nel danno beta-cellulare nel diabete mellito è fondamentale per lo sviluppo di strategie terapeutiche mirate al ripristino di una normale funzione beta-cellulare. Abbiamo recentemente dimostrato che un eccesso di glutammato esercita un effetto tossico sulla cellula beta, un meccanismo mediato dall’attivazione di sistemi recettoriali del glutammato e da un aumento dello stress ossidativo. Un ruolo chiave nel controllo del glutammato extracellulare nell’isola e nell’integrità beta cellulare è svolto dal trasportatore del glutammato ad alta affinità GLT1, selettivamente localizzato sulla membrana plasmatica di cellule beta [1]. Dato il ruolo chiave di GLT1 nella funzionalità dell’isola pancreatica e la documentata alterazione di livelli di glutammato in pazienti affetti da diabete di tipo 2 [2], obiettivo del nostro lavoro è stato quello di valutare l’espressione e l’attività del trasportatore in condizioni diabetiche. A questo scopo abbiamo studiato tessuto pancreatico di 5 soggetti non-diabetici (età: 69±7 anni; M/F:3/2) e 8 diabetici di tipo 2 (DMT2 età: 67±8 anni; M/F:5/3). Abbiamo potuto verificare che l’espressione di GLT1 a livello dell’isola pancreatica è sempre di esclusiva pertinenza beta cellulare ma, a differenza dei soggetti controllo, in 5 degli 8 DMT2 pancreas il trasportatore non localizza sulla membrana plasmatica ma in compartimenti intracellulari. Per valutare i meccanismo alla base di questa rilocalizzazione, utilizzando due preparazioni differenti di isole isolate umane, abbiamo valutato l’effetto dell’iperglicemia cronica (16.7 mM glucosio per 3 giorni) e dell’esposizione a citochine infiammatorie (TNFalpha, ILbeta, INgamma) sull’espressione, attività e localizzazione del trasportatore GLT1 mediante studi di western blot, analisi al confocale e saggi di uptake. I nostri dati indicano che l’incubazione delle isole in alto glucosio non cambia l’espressione del trasportatore ma determina, in cellule insulino-positive, la rilocalizzazione di GLT1 dalla membrana plasmatica in un pool vescicolare intracellulare e la concomitante diminuzione dell’attività di trasporto (riduzione del 25±5%, p<0.05; n=2 in triplicato). L’incubazione con citochine infiammatorie determina una riduzione significativa dell’espressione del trasportatore (riduzione del 45±11% rispetto a isole non trattate, p<0,05; n=4). Stiamo ora valutando i meccanismi molecolari alla base di queste alterazioni. In conclusione, i risultati di questa ricerca suggeriscono che nelle cellule beta di soggetti diabetici il trasportatore non possa più svolgere adeguatamente la sua normale funzione di trasporto e che questo possa contribuire alla progressiva perdita beta cellulare. Pertanto trattamenti che upregolano l’attività/espressione di GLT1/EAAT2 in cellule beta potrebbero agire come farmaci citoprotettivi su cellule beta. [1] Di Cairano E.S., et al. (2011) J. Biol. Chem. 286(16):14007-14018. [2] Bao, Y., et al. (2009) J.Proteome Res. 8, 1623–1630
Diabetes ; Glutamate ; glutamate transporter ; islet of Langerhans
Settore BIO/09 - Fisiologia
Settore MED/13 - Endocrinologia
Espressione ed attività del trasportatore del glutammato GLT1/EAAT2 nel Diabete di Tipo 2 / C. Perego, M. Iaquinto, S. Moretti, E. Di Cairano, S. La Rosa, F. Bertuzzi, A. Davalli, F. Folli. ((Intervento presentato al 24. convegno Congresso Nazionale Società Italiana Diabete tenutosi a Torino nel 2012.
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