Glucoza, mai mult decât o sursă de energie: Un nou rol esențial în diferențierea celulară descoperit de cercetătorii de la Stanford

Un studiu publicat pe 21 martie 2025 în revista Cell Stem Cell de cercetători de la Stanford Medicine aduce o revelație neașteptată: glucoza, cunoscută până acum drept combustibil celular, este și un regulator-cheie al diferențierii celulare. Acest proces esențial prin care celulele stem devin celule specializate este esențial pentru formarea și regenerarea țesuturilor umane.

Rezultatele, obținute după ani de verificări riguroase, sugerează că glucoza acționează direct asupra proteinelor care reglează expresia genelor, fără a fi metabolizată. Descoperirea are implicații importante în diabet, oncologie și medicina regenerativă.

Context

Până acum, rolul glucozei în biologie a fost limitat la funcția sa metabolică – o sursă de energie pentru celule. Totuși, profesorul Paul Khavari, autorul principal al studiului, și dr. Vanessa Lopez-Pajares, autoarea principală, au observat că nivelurile de glucoză cresc în mod paradoxal în timpul diferențierii celulelor stem din piele, chiar dacă aceste celule își reduc rata de diviziune și necesarul energetic.

„Am fost șocați. Ne așteptam ca nivelul de glucoză să scadă, dar el a crescut semnificativ odată cu diferențierea celulară”, a declarat dr. Khavari.

Despre studiu

Cercetătorii au folosit:

• Spectrometrie de masă și screening molecular de mare randament
• Celule stem din piele și organoide umane (modele de piele în vitro)
• Senzori fluorescenți de glucoză, în celule umane și șoareci modificați genetic

Au analizat 193 de biomolecule asociate cu diferențierea celulelor stem epidermice în keratinocite mature. Glucoza a fost a doua cea mai crescută moleculă, un rezultat neașteptat.

Acest fenomen a fost ulterior confirmat în:

• Celule de țesut adipos, osos și sânge alb
• Modele animale
• Organoide cutanate cultivate în medii cu și fără glucoză

Rezultate-cheie

1. Glucoza reglează diferențierea celulară independent de metabolismul său

• Celulele au continuat procesul de diferențiere chiar și în prezența unui analog de glucoză care nu poate fi metabolizat, demonstrând că efectul glucozei este non-energetic.
• Glucoza influențează expresia a peste 3.000 de gene implicate în diferențierea celulară.

2. Mecanismul molecular: glucoza se leagă direct de proteinele de reglare genetică

• Glucoza se leagă de IRF6, o proteină-cheie în diferențierea epidermică, modificându-i conformația și capacitatea de a activa gene.
• Glucoza acționează ca un „semnal global” celular, activând simultan mai multe proteine, în contrast cu cascadele semnalizatoare clasice, care sunt specifice și localizate.

„Este ca un semnal de alarmă în caz de incendiu – activează toate proteinele relevante din celulă în același timp”, a explicat dr. Khavari.

3. Implicarea în boli umane

• Diabetul: nivelurile cronice ridicate de glucoză pot afecta capacitatea celulelor de a se diferenția, ceea ce explică vindecarea deficitară a rănilor la pacienții diabetici.
• Cancerul: multe tumori sunt formate din celule imature, nediferențiate. Descoperirea sugerează că anumite analogi de glucoză pot forța celulele canceroase să se diferențieze, reducând astfel agresivitatea tumorii.

Perspective și aplicații

Această cercetare deschide un nou domeniu de studiu în biologia celulară și medicina moleculară:

• Noi strategii terapeutice care stimulează diferențierea celulară în boli precum cancerele și tulburările de regenerare tisulară
• Reevaluarea rolului glucozei în terapii existente, inclusiv în utilizarea analogilor de glucoză în oncologie
• Dezvoltarea de intervenții epigenetice și nutriționale personalizate în funcție de starea celulară