Rol de α-SNAP en la homeostasis de la glucosa: consecuencias de la mutación M105I de α-SNAP en la secreción de insulina

Abstract

Glucose homeostasis is a physiologically balanced mechanism that depends mainly on the secretion of insulin by pancreatic β cells and the translocation of GLUT4 to the plasma membrane. Both membrane fusion events are mediated by the SNAREs family of proteins and the absence of proteins from this complex leads to the deregulation of glycemia. α-SNAP is a soluble protein involved in membrane fusion events. Together with NSF, the main function is the release of SNAREs (canonical function of α-SNAP) for a new round of fusion, however, in recent years, other functions have been described that are independent of their interaction with NSF (functions not canonicals) that have gained importance in various cellular processes, among which, their participation as AMPK ATPase stands out. The antecedents that link α-SNAP and SNARE proteins with insulin secretion have been obtained in cell models or in vitro tests, so it is interesting to evaluate the role of α-SNAP in glucose homeostasis in vivo. We developed this research in the hyh (hydrocephalus whit hop gait) mouse model, which has a spontaneous point mutation in the Napa gene that codes for αSNAP. This mutation generates α-SNAP hypomorphism in the brain and other organs. In this context, this research paper proposes that "the M105I mutation of α-SNAP causes a reduction in the release of insulin in pancreatic β cells". To develop this hypothesis, we evaluated the role of α-SNAP in insulin secretion in vitro, recorded physiological parameters of glucose metabolism of the animal model and established the consequences of α-SNAP mutation in pancreatic tissue architecture. The results obtained from this thesis, show the existence of α-SNAP hypomorphism at pancreatic level, where the mutation of this protein alters the function of the β cells that results in a lower release of insulin. Despite this condition evaluated in vitro, our data indicate that hyh mice have a normal metabolic balance, despite maintaining some differences in the dynamics of control of this balance (TTGIP) and presenting lower values of insulinemias. This effect is a consequence of the results observed in pancreatic morphometry, where we point out that the mutation M105I of α-SNAP generates a tendency to increase the endocrine volume that is given by a greater number of islets of Langerhans which, in turn, present a greater amount of endocrine 15 cells produced eventually by a higher proliferative index of endocrine cells, which begins markedly in perinatal stages The results presented in this research work support the hypothesis that the M105I mutation of α-SNAP decreases insulin secretion from pancreatic β cells, however, it does not alter glucose homeostasis in hyh mutant animals. Undoubtedly, this research represents a contribution to better understand the cellular and molecular mechanisms that maintain glucose homeostasis in vivo; situating α-SNAP as a relevant multifunctional protein in the physiology of pancreatic β cells, which opens new questions that guarantee the biomedical projection of this work.

La homeostasis de la glucosa es un mecanismo fisiológicamente balanceado que depende fundamentalmente de la secreción de insulina por parte de las células β pancreáticas y de la translocación de GLUT4 a la membrana plasmática. Ambos eventos de fusión de membranas son mediados por la familia de proteínas SNAREs y la ausencia de proteínas de este complejo conlleva a la desregulación de la glicemia. α-SNAP es una proteína soluble involucrada en los eventos de fusión de membrana. Junto con NSF tienen como función principal la liberación de las proteínas SNAREs (función canónica de α-SNAP) para una nueva ronda de fusión, sin embargo, en los últimos años, se han descrito otras funciones independientes de su interacción con NSF (funciones no canónicas) que han cobrado importancia en diversos procesos celulares dentro de los cuales, destaca su participación como ATPasa de AMPK. Los antecedentes que vinculan a α-SNAP y a las proteínas SNARE con la secreción de insulina han sido obtenidos en modelos celulares o en ensayos in vitro, por lo que resulta interesante evaluar el rol de α-SNAP en la homeostasis de la glucosa in vivo. Desarrollamos esta investigación en el modelo de ratón hyh (hydrocephalus whit hop gait), que presenta una mutación puntual espontánea en el gen Napa que codifica para α-SNAP. Esta mutación genera hipomorfismo α-SNAP en cerebro y otros órganos. Con estos antecedentes, el presente trabajo de investigación propone que “la mutación M105I de α-SNAP provoca una reducción en la liberación de insulina en células β pancreáticas”. Para desarrollar esta hipótesis evaluamos el rol que tiene α-SNAP en la secreción de insulina in vitro, registramos parámetros fisiológicos del metabolismo de glucosa del modelo animal y establecimos las consecuencias de la mutación de α-SNAP en la arquitectura del tejido pancreático. Los resultados obtenidos a partir de esta tesis, señalan la existencia de hipomorfismo de α-SNAP a nivel pancreático, donde la mutación de esta proteína altera la función de las células β que se traduce en una menor liberación de insulina. A pesar de esta condición evaluada in vitro, nuestros datos señalan que los ratones hyh presentan un balance metabólico normal, a pesar de 13 mantener algunas diferencias en la dinámica del control de este equilibrio (TTGIP) y de presentar menores valores de insulinemias. Este efecto es una consecuencia de los resultados observados en morfometría pancreática, donde señalamos que la mutación M105I de α-SNAP genera una tendencia al aumento del volumen endocrino que está dado por un mayor número de islotes de Langerhans que a su vez, presentan una mayor cantidad de células endocrinas producido eventualmente por un mayor índice proliferativo de células endocrinas, que comienza marcadamente en estadíos perinatales El conjunto de resultados presentados en este trabajo de investigación, apoyan la hipótesis que la mutación M105I de α-SNAP disminuye la secreción de insulina desde las células β pancreáticas, sin embargo, no altera la homeostasis de la glucosa en animales mutantes hyh. Indudablemente esta investigación representan un aporte para conocer mejor los mecanismos celulares y moleculares que mantienen la homeostasis de la glucosa in vivo; situando a α-SNAP como una proteína multifuncional relevante en la fisiología de las células β pancreáticas, lo cual abre nuevas interrogantes que garantizan la proyección biomédica de este trabajo.