Así cambia la obesidad la respuesta a la glucosa

Las células sanas y las células con diabetes tipo 2 utilizan vías completamente diferentes para controlar los niveles de azúcar en sangre, según los resultados de un estudio pionero realizado en ratones por la Universidad de Tokio.

En concreto, los investigadores utilizaron un enfoque transónico, combinando datos de genes (transcriptómica) y metabolitos (metabolómica) para identificar y conectar los numerosos procesos separados involucrados en la respuesta a la glucosa. “Muchas vías reguladoras de la diabetes ya son bien conocidas. Lo que hemos hecho es mapear el panorama total de la regulación de la diabetes”, explica el profesor Shinya Kuroda, líder del Laboratorio de Biología de Sistemas de la Universidad de Tokio. El equipo de Kuroda mapeó previamente las diferentes vías de señalización celular activadas en respuesta a concentraciones altas o bajas de insulina. “Esperábamos sólo pequeñas diferencias entre la red reguladora de la diabetes y la salud, pero descubrimos que eran totalmente diferentes”, reconoce Kuroda.

En concreto, los ratones obesos carecen de la mayor parte de la respuesta rápida a la glucosa que se encuentra en el metabolismo saludable, y en cambio dependen de métodos mucho más lentos como cambiar la expresión genética.

Cómo es la respuesta a la glucosa

Después de tomar un alimento o una bebida azucarada, la insulina activa las células para permitir que las moléculas de glucosa pasen de la sangre a las células, donde la glucosa se descompone y se convierte en energía. En la diabetes tipo 2, las células se vuelven insensibles a la insulina, por lo que la glucosa permanece en la sangre y provoca niveles elevados de azúcar en sangre prolongados conocidos como hiperglucemia.

Décadas de investigación sobre la diabetes han revelado que muchas vías de señalización se activan cuando la glucosa está dentro de la célula. Muchas de esas vías involucran enzimas y moléculas pequeñas llamadas metabolitos, que son en sí mismas productos de vías metabólicas. Ahora, el equipo de Kuroda estudió ratones sanos y una cepa de ratón con una mutación genética que hace que los ratones coman en exceso y desarrollen diabetes en la edad adulta. Todos los ratones bebieron agua azucarada y luego los investigadores esperaron entre 20 minutos y cuatro horas antes de tomar muestras de sangre y disecar su hígado. El hígado es un sitio clave del metabolismo de la glucosa tanto en ratones como en humanos. Los investigadores utilizaron una amplia gama de experimentos para identificar moléculas que cambiaban en respuesta a la glucosa.

Mapeo de las diferentes respuestas

La codificación por colores de las moléculas sensibles a la glucosa que se midieron en ratones sanos u obesos reveló las rutas de señalización muy diferentes que utilizan. Los ratones sanos responden rápidamente a la glucosa utilizando enzimas y metabolitos producidos como subproductos del metabolismo de la glucosa, volviendo a los niveles normales de azúcar en sangre en aproximadamente una hora. Por su parte, los ratones obesos carecen de la mayor parte de esta respuesta rápida y, en cambio, cambian la expresión de algunos genes durante varias horas y producen diferentes moléculas para hacer frente a la glucosa. Este enfoque más lento y muy diferente en ratones obesos se ajusta a la comprensión típica de la diabetes como el deterioro global del control metabólico. Además, el enfoque utilizado en ratones obesos requiere que las células gasten más energía en comparación con las rutas específicas y especializadas que se activan en las células sanas.

El equipo de investigación planea continuar su análisis transómico de la respuesta de la glucosa agregando capas adicionales de información a la red y estudiando la respuesta de la glucosa en otros tipos de células que consumen grandes cantidades de glucosa, como las células musculares.