Los científicos de la EPFL han utilizado una nueva técnica de imágenes para controlar cómo la glucosa, nuestra principal fuente de energía, se usa en el cuerpo. Sus hallazgos pueden tener grandes implicaciones para enfermedades como la diabetes.

La glucosa es esencial para la producción de energía en nuestro cuerpo, y su nivel en la sangre debe mantenerse cuidadosamente, especialmente en órganos sensibles como el cerebro. En nuestras celdas la glucosa se almacena en una molécula llamada glucógeno. Pero a pesar de la importancia del glucógeno en trastornos como la diabetes y la hipoglucemia, su distribución y metabolismo en el cuerpo sigue siendo difícil de alcanzar. Utilizando una nueva tecnología de imágenes llamada NanoSIMS, utilizada anteriormente, por ejemplo, en muestras de meteoritos, los científicos de la EPFL han podido rastrear cómo se usa el glucógeno en las células del hígado y el cerebro. Su trabajo se publica en Nanomedicina .

Entender cómo se almacenan las células, distribuir y metabolizar el glucógeno es fundamental para el tratamiento de trastornos asociados como la diabetes y la hipoglucemia, Ambos se caracterizan por una disminución de la descomposición del glucógeno, lo que da como resultado que se libere menos glucosa en la sangre y la consiguiente pérdida de energía. El agotamiento del glucógeno también causa un fenómeno común llamado "golpear la pared" en los atletas de larga distancia como los corredores de maratón. esquiadores de fondo, y ciclistas.

A pesar de ser de vital importancia para el correcto funcionamiento de nuestro cuerpo, la distribución del glucógeno a lo largo del tiempo aún no está clara. Una de las razones es que la técnica de imagen habitual utilizada para rastrearlo, resonancia magnética o resonancia magnética, no tiene la sensibilidad necesaria para lograr la resolución espacial requerida para visualizar el glucógeno dentro de las células individuales.

Dirigido por Arnaud Comment y Anders Meibom en EPFL, en una colaboración que incluye a colegas de EPFL y UNIL, Los científicos han utilizado una nueva tecnología de imágenes para rastrear con éxito la evolución del glucógeno en el hígado y el cerebro de los ratones a lo largo del tiempo. NanoSIMS (SIMS significa espectrometría de masas de iones secundarios) es una microsonda de iones que bombardea una muestra sólida con un haz de partículas "pesadas", como los átomos de cesio. El bombardeo fuerza la expulsión de iones de la muestra, y luego se identifican con un espectrómetro de masas. La lectura de los iones individuales se usa luego para identificar los componentes químicos de la muestra.

NanoSIMS puede superar la resolución de los sistemas de resonancia magnética convencionales, ya que puede escanear una muestra con una resolución espacial ultra alta de 100 nanómetros (aproximadamente 1/100 de la longitud de una celda). Esto significa que NanoSIMS puede rastrear moléculas dentro de una célula, algo que Comment y sus colegas aprovecharon. "La pregunta era, ¿Podemos realmente detectar dónde se transforma la glucosa en glucógeno? ", dice el comentario." Así que uno de nuestros objetivos era ver cómo se distribuye el glucógeno a lo largo del tiempo en las células del hígado y en el cerebro, y también para determinar la velocidad a la que la glucosa se incorpora al glucógeno en estas células ".

Los investigadores utilizaron NanoSIMS en muestras de tejido hepático y cerebral, que previamente se había enriquecido con un tipo de glucosa que se puede rastrear en imágenes. Sin embargo, Las imágenes de NanoSIM aparecen como colores y líneas, y no son suficientes para localizar moléculas en una célula. Por esta razón, las muestras también fueron fotografiadas con un microscopio electrónico, que proporcionó una imagen real del tejido y las células. Luego, el equipo superpuso la imagen NanoSIMS sobre la fotografía real del microscopio electrónico, y luego podría obtener una imagen completa de la distribución del glucógeno en las células del hígado y el cerebro.

Usando este método en diferentes intervalos de tiempo, los investigadores pudieron rastrear cómo se forma el glucógeno con el tiempo, y en qué partes de las células. Sus hallazgos mostraron que las células del hígado almacenan glucosa en glucógeno casi 25 veces más rápido que las células del cerebro (astrocitos). "Esta es la primera vez que este fenómeno se mide a una escala tan pequeña, "dice Comentario.

El método se puede utilizar para rastrear otras moléculas biológicas, como los neurotransmisores en el cerebro. Esto es algo que el equipo de Comment planea hacer a continuación, con el objetivo de utilizar su enfoque novedoso para lograr imágenes de alta resolución de cómo se distribuyen y metabolizan las moléculas de señalización en diferentes partes del cerebro. El equipo también está trabajando para mejorar la precisión y exactitud de la detección combinándola con imágenes de fluorescencia.