image: El glucagón encapsulado para controlar la hipoglucemia inducida por insulina se disuelve cuando los niveles de azúcar se reducen gravemente (menos de 60 miligramos por decilitro, mg/dl), lo que libera la hormona en el torrente sanguíneo y hace que el hígado libere glucosa. Con niveles normales de azúcar (más de 100 mg/dl), las micelas permanecen intactas, lo que mantiene el glucagón inactivo. view more
Credit: Adaptado de ACS Central Science 2024, DOI: 10.1021/acscentsci.4c00937
Las personas con diabetes se administran insulina para reducir los niveles altos de azúcar en sangre. Sin embargo, si los niveles de glucosa bajan demasiado (es decir, si se administra demasiada insulina o no se ingiere suficiente azúcar), las personas pueden sufrir hipoglucemia, lo cual puede provocar mareos, deterioro cognitivo, convulsiones o coma. Para prevenir y tratar esta afección, los investigadores de la ACS Central Science presentaron un informe sobre la encapsulación de la hormona glucagón. En ensayos con ratones, las nanocápsulas se activaron cuando los niveles de azúcar en sangre descendieron de forma peligrosa y recuperaron rápidamente los niveles de glucosa.
El glucagón es una hormona que indica al hígado que libere glucosa en el torrente sanguíneo. Por lo general, se administra mediante una inyección para contrarrestar casos de hipoglucemia grave en personas diabéticas. Aunque una inyección urgente de glucagón puede corregir los niveles de azúcar en sangre en unos 30 minutos, las formulaciones pueden ser inestables e insolubles en agua. En algunos casos, la hormona se descompone rápidamente cuando se mezcla para preparar las inyecciones y se aglutina para formar fibrillas tóxicas. Además, muchos episodios hipoglucémicos se producen por la noche, cuando no es probable que las personas con diabetes puedan controlar sus niveles de azúcar en sangre. Para mejorar la estabilidad comercial del glucagón y prevenir la hipoglucemia, Andrea Hevener y Heather Maynard se basaron en las micelas: burbujas a nanoescala similares a las del jabón que pueden configurarse para que se monten o desmonten en diferentes entornos, y se utilizan para administrar fármacos. Hevener y Maynard desarrollaron una micela sensible a la glucosa que encapsula y protege el glucagón en el torrente sanguíneo cuando los niveles de azúcar son normales, pero se disuelve si los niveles descienden peligrosamente. Para prevenir la hipoglucemia, las micelas pueden inyectarse con antelación y circular por el torrente sanguíneo hasta que sean necesarias.
En experimentos de laboratorio, los investigadores observaron que las micelas se desmontaban únicamente en entornos líquidos que imitaban estados hipoglucémicos tanto en humanos como en ratones: menos de 60 miligramos de glucosa por decilitro. Posteriormente, a los ratones que presentaban hipoglucemia inducida por insulina se les inyectaba las micelas especializadas y, de este modo, obtenían niveles normales de azúcar en sangre en 40 minutos. El equipo también determinó que las micelas llenas de glucagón se mantuvieron intactas en los ratones y no liberaron la hormona a menos que los niveles de glucosa en sangre descendieran por debajo del umbral clínico de una hipoglucemia grave. A partir de otros estudios de toxicidad y bioseguridad en ratones, los investigadores señalan que las micelas vacías no desencadenaron una respuesta inmunitaria ni indujeron daños a los órganos.
Si bien es necesario realizar más estudios, los investigadores afirman que su prueba de concepto es un primer paso hacia un nuevo método eficaz y a pedido para prevenir o mitigar los niveles extremadamente bajos de azúcar en sangre.
Los autores agradecen la financiación obtenida por parte del Leona M. and Harry B. Helmsley Charitable Trust; la BioPACIFIC Materials Innovation Platform, financiada por la National Science Foundation; el National Science Foundation Graduate Research Fellowship Program; los National Institutes of Health; y el Clinical and Translational Science Institute de la University of California, Los Angeles.
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Journal
ACS Central Science
Article Title
“A Glucose-Responsive Glucagon-Micelle for the Prevention of Hypoglycemia”
Article Publication Date
2-Oct-2024