Cos'è l'insulina?

L'insulina è un ormone che permette alle cellule di assorbire lo zucchero (glucosio) dal flusso sanguigno.

Un'analogia molto diffusa è quella secondo cui l'insulina agisce come una chiave che "sblocca" le cellule, consentendo al glucosio di entrare. Quando l'insulina (la chiave) si lega ai recettori dell'insulina (la serratura) presenti sulla superficie delle cellule, "apre" dei canali specializzati che permettono alle molecole di glucosio di passare dal flusso sanguigno all'interno delle cellule.

Le cellule possono quindi utilizzare il glucosio come fonte di energia chimica, alimentando così i processi essenziali per la vita, quali le reazioni metaboliche, il trasporto delle molecole, la crescita e la divisione cellulare.

Oltre a consentire alle cellule di assorbire il glucosio dal flusso sanguigno, l'insulina ha diversi effetti sul metabolismo dei carboidrati e dei grassi. Ad esempio, l'insulina stimola la formazione di grassi nel tessuto adiposo e la formazione di glicogeno nel fegato e nei muscoli scheletrici.  

Per ulteriori informazioni sull'insulina e sui suoi effetti nell'organismo, consulta l'articolo dedicato al tratto "Glicemia a digiuno".

PUNTI CHIAVE

• L'insulina è un ormone che permette ai tessuti di assorbire il glucosio dal flusso sanguigno.

Come viene secreta l'insulina?

L'insulina viene secreta da cellule specializzate del pancreas chiamate cellule beta.

Quando i livelli di glucosio nel sangue aumentano, ad esempio dopo un pasto, il glucosio penetra nelle cellule beta e innesca il rilascio dei granuli di insulina immagazzinati nel flusso sanguigno. Questo processo è noto come secrezione di insulina stimolata dal glucosio.

Il rilascio di insulina stimolato dal glucosio ci permette di secernere insulina nei momenti opportuni (ad esempio dopo i pasti), garantendo che i tessuti (in particolare il fegato e i muscoli scheletrici) possano assorbire il glucosio e che i livelli di glucosio nel sangue non diventino troppo elevati.

La secrezione di insulina stimolata dal glucosio in dettaglio

Le cellule beta del pancreas presentano sulla loro superficie dei canali di trasporto del glucosio, noti come proteine GLUT2. Quando i livelli di glucosio nel sangue aumentano, il glucosio entra nelle cellule beta attraverso questi canali GLUT2.  

Il glucosio viene quindi utilizzato per generare ATP, la forma di energia chimica delle cellule prodotta attraverso la respirazione cellulare. L'aumento dell'ATP all'interno delle cellule beta attiva poi dei canali ionici del potassio specializzati, noti come canali KATP. L'attivazione dei canali KATP ne provoca la chiusura, impedendo così agli ioni di potassio di uscire dalle cellule beta.

Fonte: Martin, G. M., Chen, P. C., Devaraneni, P. e Shyng, S. L. (2013). Recupero farmacologico dei canali del potassio sensibili all'ATP con traffico cellulare compromesso. Frontiers in Physiology, 4, 386.

Poiché gli ioni di potassio sono particelle cariche, il loro deflusso dalle cellule beta provoca una depolarizzazione che determina l'apertura dei canali del calcio voltaggio-dipendenti. Ciò consente al calcio di entrare nelle cellule beta, innescando il rilascio dell'insulina immagazzinata nei granuli di insulina nel flusso sanguigno.  

PUNTI CHIAVE

• L'insulina viene secreta dalle cellule beta del pancreas.
• L'insulina viene secreta in risposta agli aumenti della glicemia (ad esempio dopo un pasto).
• La secrezione di insulina da parte delle cellule beta avviene attraverso un meccanismo complesso che coinvolge le pompe di ioni potassio sensibili all'ATP (KATP).

Cosa succede se la secrezione di insulina è compromessa?

Problemi relativi alla funzione, alle dimensioni o al numero delle cellule beta nel pancreas possono compromettere la secrezione di insulina. Ciò, a sua volta, può causare un aumento dei livelli di zucchero (glucosio) nel sangue.  

Ricordiamo che l'effetto principale dell'insulina è quello di aprire i canali del glucosio, in modo che il glucosio presente nel sangue possa passare nei tessuti ed essere da questi utilizzato. Se le cellule beta del pancreas secernono quantità insufficienti di insulina, il glucosio rimane nel sangue e non può essere utilizzato dai tessuti. Ciò provoca un aumento dei livelli di zucchero nel sangue.

Come indicato nell'articolo sul tratto "Glicemia a digiuno", livelli elevati di glucosio nel sangue per un lungo periodo possono danneggiare i vasi sanguigni, i nervi e altri organi attraverso la produzione di molecole nocive note come prodotti finali della glicazione avanzata (AGE). Il danneggiamento dei vasi sanguigni e di organi come i reni può, a sua volta, causare un aumento della pressione sanguigna e accrescere il rischio di malattie cardiovascolari.

Inoltre, anche la ridotta secrezione di insulina e il conseguente aumento della glicemia contribuiscono allo sviluppo del diabete di tipo II.

Ridotta secrezione di insulina e diabete

Nel diabete di tipo I, il sistema immunitario dell'organismo attacca e distrugge le cellule beta del pancreas. Ciò comporta una grave riduzione della capacità di secernere insulina. Di conseguenza, le persone affette da diabete di tipo I necessitano in genere di una terapia sostitutiva a base di insulina, somministrata tramite iniezioni o tramite una pompa per insulina impiantata sotto la pelle.

Il diabete di tipo II, una patologia molto più diffusa rispetto al diabete di tipo I, è anch'esso associato a un'alterazione della secrezione di insulina. Nel diabete di tipo II, tessuti quali il fegato, i muscoli scheletrici e il tessuto adiposo (grasso) diventano meno sensibili agli effetti dell'insulina. Questo fenomeno è noto come insulino-resistenza. Sono molti i fattori che possono causare l'insulino-resistenza, tra cui il sovrappeso, una dieta ricca di carboidrati raffinati e l'inattività fisica.

Man mano che i tessuti sviluppano una resistenza all'insulina, il pancreas cerca di compensare aumentando la secrezione di insulina. Poiché le cellule beta devono lavorare sempre più intensamente per secernere quantità crescenti di insulina, alla fine faticano a soddisfare la domanda. Ciò le porta all'esaurimento e alla cessazione della loro attività (un fenomeno noto come disfunzione delle cellule beta), con conseguente riduzione della secrezione di insulina.

La combinazione di una ridotta sensibilità dei tessuti all'insulina (cioè l'insulino-resistenza) e di una ridotta secrezione di insulina porta a livelli elevati di glucosio nel sangue nelle persone affette da diabete di tipo II.

PUNTI CHIAVE

• Una secrezione di insulina compromessa rende più difficile il passaggio del glucosio dal flusso sanguigno alle cellule, aumentando il rischio di livelli elevati di glucosio nel sangue.
• Livelli elevati di glucosio nel sangue, causati da una ridotta secrezione di insulina, possono danneggiare i tessuti, compresi i nervi, i vasi sanguigni e i reni.
• Nello sviluppo del diabete di tipo II si verificano disturbi nella secrezione di insulina a causa del sovraccarico di lavoro delle cellule beta.
• I disturbi nella secrezione di insulina aumentano il rischio di sviluppare il diabete di tipo II.

Che cos'è il gene KCNJ11?

Il gene KCNJ11 svolge un ruolo fondamentale nella secrezione di insulina.

Codifica una subunità del canale KATP (canale del potassio sensibile all'ATP), che è espresso sulla superficie delle cellule beta del pancreas. Come indicato nella sezione precedente "Come viene secreta l'insulina?" , i canali KATP contribuiscono a stimolare il rilascio di insulina in risposta all'ingresso del glucosio nelle cellule beta.

Quando il glucosio entra nelle cellule beta, viene convertito in ATP, il che provoca la chiusura dei canali KATP. Questo, a sua volta, finisce per innescare il rilascio di insulina nel flusso sanguigno.

Alcuni studi suggeriscono che le varianti del gene KCNJ11 possano alterare la funzione del canale KATP e, di conseguenza, influire sulla secrezione di insulina.

PUNTI CHIAVE

• Il gene KCNJ11 è coinvolto nella secrezione di insulina da parte delle cellule beta del pancreas.
• Il gene KCNJ11 codifica per una subunità del canale del potassio sensibile all'ATP (canale KATP), ovvero il canale ionico che contribuisce a innescare la secrezione di insulina quando il glucosio entra nelle cellule beta.

In che modo le varianti del gene KCNJ11 influenzano la secrezione di insulina?

Alcune varianti del gene KCNJ11 sono state associate a una ridotta secrezione di insulina.

Un SNP (polimorfismo a singolo nucleotide), indicato con il codice rs5219, provoca una mutazione da G ad A nel codice genetico del gene KCNJ11. Ciò comporta la sostituzione dell'aminoacido lisina con l'acido glutammico nella catena proteica del canale KATP risultante.

A causa di questa mutazione aminoacidica, il canale KATP nei portatori della variante «A» (allele) del gene KCNJ11 è meno sensibile all'ATP. Essendo meno sensibili all'ATP, questi canali KATP sono meno inclini a chiudersi e a innescare il rilascio di insulina in risposta a un determinato afflusso di glucosio in una cellula beta.

Di conseguenza, le persone che ereditano l'allele "A" (rs5219) del gene KCNJ11 potrebbero presentare una secrezione di insulina leggermente ridotta rispetto ai non portatori.

Secrezione di insulina e consumo di alcol

Alcuni studi suggeriscono inoltre che il consumo di alcol possa ridurre ulteriormente la secrezione di insulina nei portatori dell'allele «A».

In uno studio, i ricercatori hanno confrontato i genotipi del gene KCNJ11 di 433 uomini coreani e hanno valutato il loro consumo di alcol e la loro secrezione di insulina nell’arco di 12 anni. La secrezione di insulina è stata valutata calcolando un parametro noto come Indice Insulinogenico a 60 minuti (_IGI60), che misura il rapporto tra insulina e glucosio 60 minuti dopo la somministrazione orale di glucosio. Una secrezione di insulina compromessa comporterebbe un rapporto insulina/glucosio più basso nel flusso sanguigno, portando a un punteggio IGI60 più basso.

I ricercatori hanno scoperto che, rispetto ai non bevitori (ovvero alle persone che non hanno consumato alcolici nell’arco di 12 anni), i bevitori presentavano una secrezione di insulina inferiore, come evidenziato dai punteggi IGI60 più bassi. Questo effetto era più marcato nei soggetti portatori dell’allele «A» del genotipo KCNJ11, il che suggerisce che il consumo di alcol possa compromettere la secrezione di insulina in misura maggiore nei portatori dell’allele «A».

PUNTI CHIAVE

• La variante "A" (rs5219) del gene KCNJ11 è associata a una ridotta secrezione di insulina.
• La ridotta secrezione di insulina nei portatori della variante «A» è probabilmente dovuta a una minore sensibilità dei canali KATP all'ingresso del glucosio nelle cellule beta.
• I portatori della variante "A" potrebbero essere più soggetti a disturbi nella secrezione di insulina quando consumano alcol.

In che modo le varianti del gene KCNJ11 influenzano il rischio di diabete di tipo II?

L'allele "A" (rs5219) del gene KCJN11 è stato associato a un maggiore rischio di diabete di tipo II.

Gli studi che esaminano la relazione tra varianti genetiche comuni e una malattia prevedono solitamente la suddivisione dei soggetti in due gruppi: i casi affetti dalla malattia in esame e i controlli sani. I ricercatori analizzano quindi i geni di interesse e valutano se una determinata variante genetica o un determinato genotipo sia sovrarappresentato nei casi rispetto ai controlli.

Utilizzando questa metodologia, una meta-analisi del 2018, che ha coinvolto 21.464 soggetti, ha rilevato che l’allele «A» era associato a un rischio 1,17 volte maggiore di sviluppare il diabete di tipo II rispetto all’allele «G». Tale associazione, come illustrato nel grafico a foresta riportato di seguito, era significativa nelle coorti caucasiche e dell’Asia orientale, ma non in quelle indiane e nordafricane.

Le ragioni di queste apparenti differenze tra i gruppi etnici non sono ancora del tutto chiare e potrebbero essere dovute a differenze nella struttura degli studi, nella frequenza genica, in altri geni associati e in fattori culturali e ambientali.

Fonte: Wang, D. D., Chen, X., Yang, Y. e Liu, C. X. (2018). Associazione tra la variante rs5219 del gene Kir6.2 e il diabete di tipo 2: una meta-analisi su 21.464 individui. Primary Care Diabetes, 12(4), 345-353.

Utilizzando un modello genetico recessivo, la stessa meta-analisi del 2018 ha rilevato che le persone in possesso di due copie dell’allele «A» (ovvero il genotipo AA) presentavano un rischio 1,27 volte maggiore di sviluppare il diabete di tipo II rispetto a quelle con una sola copia (genotipo AG) o nessuna copia (genotipo GG) dell’allele «A».

Una meta-analisi del 2014 ha rilevato che le persone con una copia dell'allele «A» (cioè il genotipo AG) presentavano un rischio 1,09 volte maggiore di sviluppare il diabete di tipo II rispetto a quelle prive di tale allele (cioè il genotipo GG).

Le ragioni dell'aumento del rischio di diabete di tipo II nei portatori dell'allele «A» potrebbero essere ricondotte a una minore secrezione di insulina. Come spiegato nella sezione precedente, l'allele «A» del gene KCJN11 codifica per un canale KATP meno sensibile all'ATP, causando così una ridotta secrezione di insulina da parte delle cellule beta pancreatiche in risposta all'aumento della glicemia.

Le alterazioni nella secrezione di insulina possono manifestarsi anni prima della diagnosi del diabete di tipo II, pertanto è possibile che l’allele «A» conferisca una predisposizione a questo processo patologico. È importante sottolineare, tuttavia, che il diabete di tipo II è una malattia complessa e poligenica, il che significa che è determinata da diversi geni (ciascuno dei quali ha solitamente un effetto modesto) e da fattori legati allo stile di vita.

Fattori legati allo stile di vita quali l'inattività fisica, un elevato livello di grasso corporeo (in particolare grasso viscerale) e un'alimentazione scorretta hanno un impatto più significativo sul rischio di diabete rispetto alla sola eredità dell'allele «A» del gene KCJN11.

PUNTI CHIAVE

• Alcuni studi hanno associato la variante «A» del gene KCNJ11 a un aumento del rischio di diabete di tipo II.
• Le persone che possiedono due copie della variante "A" potrebbero essere esposte a un rischio maggiore rispetto a quelle che ne possiedono una sola.
• L'aumento del rischio di diabete di tipo II nei portatori della variante «A» potrebbe essere dovuto a una ridotta secrezione di insulina.
• Anche altri geni e, in particolare, i fattori legati allo stile di vita influenzano in modo significativo il rischio di sviluppare il diabete di tipo II.

Il tuo tratto "Miglioramento della secrezione di insulina (KCNJ11)"

Il tratto " Miglioramento della secrezione di insulina (KCJN11) " analizza le varianti del gene KCJN11 sulla base dello SNP rs5219. A seconda dei risultati del tuo test del DNA, verrai classificato in uno dei tre gruppi seguenti:

• Elevato rischio di ridotta secrezione di insulina: - sei portatore di due copie della variante di rischio «A», associata a una minore secrezione di insulina e a un aumento del rischio di diabete di tipo II.

• Rischio moderato di ridotta secrezione di insulina: - sei portatore di una copia della variante di rischio «A», associata a una minore secrezione di insulina e a un aumento del rischio di diabete di tipo II.

• Rischio medio di ridotta secrezione di insulina: - non sei portatore della variante di rischio «A» associata a una ridotta secrezione di insulina.

Per conoscere il tuo risultato, accedi a truefeed.

‍