La mayoría de las mujeres embarazadas con diabetes bien controlada dan a luz niños sanos. Pero sus bebés corren un riesgo mucho mayor de defectos de nacimiento que los bebés nacidos de mujeres sin diabetes, porque muy temprano en el desarrollo embrionario, los bebés están expuestos a niveles más altos de glucosaen sangre materna. En una investigación realizada en ratones, los investigadores del Centro de Diabetes Joslin han descubierto nuevas pistas sobre el papel que la glucosamina, otro azúcar que circula en la sangre, puede desempeñar en el desarrollo embrionario temprano.
Si la glucosamina funciona de manera similar en humanos, comprender su papel eventualmente puede ayudar a evitar defectos de nacimiento, dice Mary Loeken, Ph.D., investigadora de la Sección de Islote y Biología Celular Regenerativa en el Centro de Diabetes Joslin y profesora asociada de medicinaen la Harvard Medical School. Además, su trabajo sugiere un enfoque para desarrollar células madre que podrían ayudar a fortalecer las futuras terapias regenerativas para muchas enfermedades.
"Las implicaciones de esta investigación van más allá de la población diabética", dice el Dr. Loeken, autor principal de un artículo publicado a principios de este mes en Informes científicos .
El Dr. Loeken, que estudia cómo la diabetes impulsa cambios en el embrión temprano que conducen a defectos congénitos, comenzó a observar un gen llamado GLUT2 después de que otros investigadores demostraron que se activa en embriones de ratón. GLUT2 puede transportar glucosa de la sangre a las células,pero no realiza esto eficientemente a menos que los niveles de glucosa sean muy altos. Entonces, ¿cuál fue su papel en el desarrollo embrionario?
Al estudiar modelos de diabetes en ratones, Loeken y su equipo mostraron por primera vez que modificar genéticamente a los ratones para que carecieran de GLUT2 protegía a los ratones de producir embriones que sufrían malformaciones cuando las madres eran diabéticas. Sin embargo, los científicos de Joslin también encontraron evidencia que sugiere que menos de estoslos embriones sobrevivían incluso cuando las madres no eran diabéticas. Esto indicaba que GLUT2 realiza alguna función que es importante para la supervivencia embrionaria temprana.
Otros investigadores habían demostrado que GLUT2 también puede transportar glucosamina, pero no se ha demostrado si GLUT2 funciona como un transportador de glucosamina en condiciones normales. El Dr. Loeken pensó que las células embrionarias pueden necesitar obtener glucosamina de la circulación de la madre. Para examinar el papelde glucosamina, que no puede ajustarse efectivamente en animales vivos, el laboratorio Loeken creó una línea de células madre embrionarias de ratón con GLUT2 activado que se cultivó en un cultivo con niveles de glucosa que son normales en la sangre de ratón, a diferencia de la mayoría de las células madre, que se cultivan en niveles muy altos de glucosa.
En su último artículo, los investigadores demostraron que GLUT2 puede mover la glucosamina a estas células madre, y darles a las células este azúcar aumentó sus tasas de proliferación, sin tener mucho efecto en las formas en que se diferenciaron en otras formas de células más especializadas.
Impulsar la proliferación podría ayudar a que los embriones se desarrollen normalmente. Los embriones tempranos son "conjuntos de células que proliferan rápidamente", dice el Dr. Loeken. "Necesitan hacer más de sí mismos y necesitan crecer en tamaño".
Entre sus funciones en la célula, la glucosamina es necesaria para ayudar en el procesamiento de proteínas y la creación de proteínas de señalización. Las células pueden producir glucosamina a partir de glucosa, pero eso quita los recursos críticos de la producción de energía y los componentes básicos para el crecimiento celular ".la célula no puede absorber la glucosamina, se morirá de hambre ", dice, por lo que GLUT2 es fundamental. Además, dice, su investigación sugiere que la glucosamina, en algunas condiciones, puede considerarse un nutriente esencial para las células embrionarias.
Sin embargo, la proteína GLUT2 también puede desempeñar un papel destructivo si la sangre materna tiene altos niveles de glucosa. "GLUT2 no es un muy buen transportador de glucosa en condiciones normales, pero cuando los niveles de glucosa son altos, transporta la glucosa de manera muy eficiente", dijo el Dr.Loeken señala: "Entonces, si la madre tiene diabetes, podría permitir que el embrión actúe como una esponja de glucosa".
Su investigación anterior en embriones de ratones reveló que la exposición a altos niveles de glucosa en sangre por un día puede producir una alta tasa de defectos en el tubo neural, el predecesor del cerebro y la médula espinal.
"Además, a altas concentraciones de glucosa, el transporte de glucosamina se inhibe significativamente", agrega el Dr. Loeken. "Esto sugiere que los efectos adversos de la glucosa alta en los embriones no son solo que más glucosa ingresa a las células, sino también menosse está tomando glucosamina. Por lo tanto, los efectos beneficiosos de la glucosamina en el crecimiento pueden verse comprometidos ".
El Dr. Loeken advierte que nadie ha demostrado aún si GLUT2 se expresa en embriones humanos, aunque la investigación de otros investigadores ha demostrado una correlación entre las mutaciones de GLUT2 en humanos y el riesgo de defectos del tubo neural.
Su trabajo también sugiere que la alta capacidad de proliferación de las células madre embrionarias de ratón creadas en niveles normales de glucosa con GLUT2 activado puede ayudar a señalar el camino para generar células madre para futuros tratamientos de medicina regenerativa.
La mayoría de los investigadores ahora diseñan células madre embrionarias o "células madre pluripotentes inducidas" embrionarias, con células de ratón o humanas, las hacen crecer en niveles de glucosa que son mucho más altos de lo normal en el cuerpo. Eso significa que el metabolismo de estoslas células nuevas no coinciden con las condiciones que las células pueden encontrar en el órgano que deben reparar
Hoy en día, las tabletas de glucosamina se venden para el dolor en las articulaciones, pero no se recomiendan para mujeres embarazadas, un punto que Loeken enfatiza. Los mecanismos de la glucosamina en humanos no se entienden completamente, y hay efectos desfavorables cuando los niveles de glucosamina aumentan demasiado. Incluso siAgregar pequeñas cantidades de glucosamina eventualmente podría ser útil, lograr los niveles correctos en la sangre de una mujer embarazada "sería un equilibrio delicado", dice.
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Materiales proporcionado por Centro de diabetes Joslin . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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