Un trabajo de investigación codirigido por Antonio Zorzano, del Instituto de Investigación Biomédica (IRB Barcelona) en el Parc Científic de Barcelona, y Marc Claret, del Instituto de Investigaciones Biomédicas Pi i Sunyer (IDIPABS), ambos miembros de la red CIBERDEM, subraya la importancia de los mecanismos neuronales en la detección de nutrientes y el control de los niveles de glucosa. Los resultados publicados en Cell Metabolism ayudan a comprender con más detalle la diabetes.

El cerebro es fundamental en la regulación del apetito, el peso corporal y el metabolismo. En concreto, hay un pequeño grupo de neuronas del hipotálamo, llamadas POMC, que detectan e integran señales que informan sobre el estado energético del organismo y activan las respuestas fisiológicas oportunas. Estas neuronas son sensibles a las fluctuaciones en nutrientes como la glucosa, ácidos grasos o aminoácidos.

Ahora, este estudio coliderado por el IRB Barcelona y el IDIBAPS –cuyas primera autoras son Sara Ramírez y Alicia G. Gómez-Valadés, del IDIBAPS – revela la conexión entre las neuronas POMC del hipotálamo y la liberación de insulina por parte del páncreas y describe nuevos mecanismos moleculares implicados en esta conexión. 

Para descubrir si defectos en la dinámica mitocondrial de este pequeño núcleo de neuronas podían causar alteraciones del metabolismo, los investigadores eliminaron una proteína de dinámica mitocondrial, la mitofusina 1, de las neuronas POMC de ratones.

En primer lugar, los científicos observan que estos ratones tienen alterada la detección de los niveles de glucosa y la adaptación entre el estado de ayunas y después de ser alimentados. Y en segundo lugar, ven que estos defectos conducen a perturbaciones en el metabolismo de la glucosa que vienen causadas por una menor secreción de insulina.

«Fue sorprendente descubrir que estas neuronas no sólo están implicadas en el control de la ingesta, que ya se sabía, sino que también están implicadas en el control de la cantidad de insulina que segregan las células beta del páncreas», explica Zorzano jefe del Laboratorio Enfermedades Metabólicas Complejos y Mitocondrias del IRB Barcelona.

Los científicos observan por primera vez que esta comunicación entre hipotálamo y páncreas depende de la actividad de la proteína mitofusina 1 y empiezan a entender algunos detalles moleculares de esta conexión. Describen que las alteraciones se deben a un aumento desproporcionado, aunque transitorio, de la producción de especies radicales de oxígeno (ROS) en el hipotálamo. Cuando en el laboratorio restauran los niveles de ROS en el hipotálamo, el páncreas vuelve a secretar niveles correctos de insulina.

Marc Claret, jefe del Grupo de Control Neuronal del Metabolismo en el IDIBAPS, añade que «nuestros resultados también sugieren implicaciones patológicas de este modelo animal, dado que una dieta rica en grasas hace que estos ratones sean más susceptibles a desarrollar diabetes».
 

• Artículo de referencia: 

Sara Ramírez, Alicia G Gómez-Valadés, Marc Schneeberger, Luis Varela, Roberta Haddad-Tóvolli, Jordi Altirriba, Eduard Noguera, Anne Drougard, Álvaro Flores-Martínez, Mónica Imbernón, Iñigo Chivite, Macarena Pozo, Andrés Vidal-Itriago, Ainhoa Garcia, Sara Cervantes, Rosa Gasa, Ruben Nogueiras, Pau Gama-Pérez, Pablo M Garcia-Roves, David A Cano, Claude Knauf, Joan-Marc Servitja, Tamas L Horvath, Ramon Gomis, Antonio Zorzano and Marc Claret. Mitochondrial dynamics mediated by Mitofusin 1 is required for POMC neuron glucose-sensing and insulin release control. Cell Metabolism (2017). Doi: 10.1016/j.cmet.2017.05.010