Metabolism
Background e obiettivo del lavoro: E’ stato dimostrato che la proteina Fam3a (Family with sequence similarity 3 member A) è in grado di stimolare la secrezione di insulina da parte delle cellule β del pancreas e migliorare l’omeostasi glucidica. Nonostante ciò, è stata osservata una discrepanza tra gli effetti metabolici generati dal knock-out di tale proteina selettivo nelle cellule beta e quello completo; nel secondo, infatti, a differenza del primo si assisteva al mantenimento di una normale tolleranza glucidica a suggerire un possibile effetto contro-regolatorio di tale proteina nelle cellule insulari non beta. Tale studio ha dunque l’obiettivo di chiarire il ruolo di Fam3a nelle cellule α.
Metodi e risultati principali: Topi con knock-out completo per Fam3a (Fam3a-/-), mostravano livelli di glucagone paragonabili ai topi controllo mentre i livelli di GLP-1 attivo nel pancreas e nel plasma, ma non nell’intestino, erano aumentati rispetto ai controlli. In linee cellulari di cellule α (αTC1.9) il silenziamento di Fam3a si traduceva in un aumentata espressione della proteina ormone convertasi PC1/3, implicata nel clivaggio del pro-glucagone in GLP1, con conseguente incremento della produzione di GLP-1 nelle cellule. Attraverso analisi di trascrittomica su cellule αTC1.9, gli autori hanno identificato Nr4a2 come uno dei principali mediatori di Fam3a, come confermato sia dalle modifiche dell’espressione di Nr4a2 dopo silenziamento o sovraespressione di Fam3a sia dal fatto che il silenziamento di Nr4a2 in queste cellule risultava in un aumentata espressione di PC1/3 con conseguente secrezione di GLP-1. Attraverso ulteriori esprimenti di immunofluorescenza gli autori hanno dimostrato che l’azione di Nr4a2 si esplicava attraverso la formazione di un complesso con Foxa2 per inibire la traslocazione nucleare di Foxa2. Foxa2 a sua volta regolava negativamente l'espressione di PC1/3 e la produzione di GLP-1. Oltretutto, Foxa2 inibiva l'attività trascrizionale del promotore PCSk1 in specifici siti di legame 10 e 6, e questa inibizione era intensificato dal over-espressione di Nr4a2 nelle cellule αTC1.9. Infine, per dimostrare gli effetti di Fam3a nelle cellule α gli autori hanno generato un knock out selettivo (Fam3aα-/-); questi topi mostravano una migliore tolleranza al glucosio, aumento del livello di GLP-1 attivo nel pancreas e nel plasma, aumento del livello di insulina plasmatica in risposta al glucosio e una diminuzione del livello di glucagone plasmatico rispetto ai topi controllo. In esperimenti ex vivo su insule isolate da questi topi è stato confermato un aumento del GLP-1 attivo e della secrezione di insulina. Inoltre, trattando topi Fam3aα-/- con l’antagonista del recettore del GLP1 (exenatide) veniva abolito l’effetto sul miglioramento della tolleranza al glucosio, nonché l’esposizione delle cellule αTC1.9 a tale farmaco riduceva la secrezione insulinica in vitro, suggerendo un effetto paracrino del GLP-1 prodotto dalle cellule α sulle cellule β. Infine, simili effetti conseguenti al knockout selettivo Fam3a α- /- venivano osservati anche in modelli murini di insulino-resistenza e diabete.
Conclusioni e commento editoriale: In conclusione, gli autori hanno dimostrato che la ridotta espressione di Fam3a nelle cellule α, agendo con un effetto contro-regolatorio, aumenta la produzione di GLP-1 e agisce con un meccanismo paracrino dipendente dal pathway Nr4a2-Foxa2-PC1/3 nel migliorare la funzione delle cellule β. Tali risultati aggiungendo nuovi tasselli sulla compressione del cross talk tra cellule α e cellule β, mettono luce su possibili meccanismi per riprogrammare il clivaggio del proglucagone in GLP1 e supportano il GLP1 intra-insulare come possibile target terapeutico nel diabete mellito.
A cura di Chiara Maria Assunta Cefalo
Wang D, Wei T et al. Fam3a-mediated prohormone convertase switch in α-cells regulates pancreatic GLP-1 production in an Nr4a2-Foxa2-dependent manner. Metabolism. Doi: doi.org/10.1016/j.metabol.2024.156042
