În urmă cu aproape un deceniu, studenta absolventă a Universității Oregon, Jennifer Hampton Hill, a făcut o descoperire neașteptată: o proteină produsă de bacteriile intestinale care a declanșat replicarea celulelor producătoare de insulină. Proteina a fost un indiciu important pentru baza biologică a diabetului de tip 1, o boală autoimună în care pancreasul nu poate produce insulină.

Proteina BefA este un perturbator de membrană secretat de microbiotă, se diseminează în pancreas și crește masa celulelor β.

Hill a continuat să cerceteze această proteină, numită BefA, ca post-doctorat la Universitatea din Utah, însă cercetările au continuat și în laboratorul  de la Universitatea din Oregon, condus de Karen Guillemin. Alături de alți colegi, au descoperit acum noi perspective asupra a ceea ce face proteina BefA și de ce bacteriile o produc.

“Dacă înțelegem cum funcționează BefA, ne-ar putea oferi o modalitate de a stimula producția de celule beta din punct de vedere terapeutic. Acest lucru ar putea duce într-o zi la tratamente pentru diabetul de tip 1, care afectează milioane de oameni din întreaga lume”, spun cercetătorii.

Organismul are nevoie de insulină pentru a regla zahărul din sânge, dar insulina este produsă doar de un anumit tip de celule din pancreas numite celule beta. Există o fereastră îngustă de timp în timpul dezvoltării copilăriei timpurii, când celulele beta se reproduc și își extind populația. La persoanele cu diabet de tip 1, sistemul imunitar atacă celulele beta și le epuizează populația, limitând producția de insulină.

Stimularea microbiomului a dezvoltării imune ajută la educarea adecvată a sistemului imunitar și la prevenirea autoimunității. Descoperirea proteinei BefA sugerează că areun rol suplimentar pentru microbiom: stimulează creșterea populației de celule beta la începutul dezvoltării, protejând împotriva epuizării ulterioare prin atacul autoimun.

“Creșterea populației de celule beta „se întâmplă în același timp în care comunitățile microbiene se diversifică în intestin. Un semn distinctiv al diabetului este că acei copii care îl dezvoltă tind să aibă un microbiom intestinal mai puțin divers. Este posibil să le lipsească unele dintre bacteriile care produc BefA”, spune a spus Hill.

În lucrarea lor cea mai recentă, Hill, Guillemin și colegii lor aruncă o privire mai profundă asupra proteninei BefA. Ei au capturat imagini detaliate ale structurii BefA, pentru a identifica părțile acesteia care interacționează cu membranele celulare. Apoi, printr-o serie de experimente pe zebrafish, șoareci și celule de cultură, cercetătorii au schițat o imagine a funcției BefA.

BefA poate perturba membranele multor tipuri de celule, atât bacteriene, cât și animale, au arătat ei. Este logic ca bacteriile intestinale să atace bacteriile concurente. Dar, în mod neașteptat, au descoperit că atacurile BefA asupra membranelor celulelor producătoare de insulină au declanșat reproducerea acestor celule.

Descoperirea sugerează că războiul bacterian din intestin poate avea efecte benefice colaterale asupra organismului, crescând populația de celule care pot produce insulină pe toată durata vieții.

Echipa a testat, de asemenea, o versiune mutantă a BefA, care a fost modificată astfel încât să nu se încurce cu membranele celulare. Acea versiune a proteinei nu a afectat producția de celule beta, sugerând în continuare că deteriorarea membranei conduce efectele BefA.

“Microbiomul joacă un rol în educarea sistemului imunitar. Dacă nu ai această educație, sistemul imunitar poate fi hiper-reactiv. Credem că există și acest alt strat aici – dacă nu dezvoltați un grup de celule beta împotriva unei perturbări viitoare, sunteți mai expuși riscului de diabet de tip 1. Un microbiom sănătos și divers joacă un rol cheie în construirea acelei populații de celule”, a adăugat Guillemin.

Hill a primit anul acesta Premiul NOSTER & Science Microbiome pentru descoperirea sa. Acest premiul este acordat anual unui om de știință aflat la început de drum .

În viitor, echipa lui Guillemin crede că această descoperire să poată fi folosită în scop terapeutic, de exemplu, fortificarea proactivă a microbiomilor sugarilor cu risc ridicat cu bacterii producătoare de BefA  carear putea să îi împiedice să dezvolte mai târziu diabet de tip 1.

Concluziile acestei cercetări au fost publicate recent într-o lucrare apărută pe 13 octombrie 2022 în Cell Metabolism.

Sursa materialului: Medicalxpress.com.