Cukrzyca typu 1 nie niszczy wszystkich komórek produkujących insulinę? Zaskakujące wyniki badania 3D trzustki
Naukowcy odkryli ukryty rezerwuar komórek β w trzustce pacjenta z cukrzycą typu 1
Naukowcy z Umeå University po raz pierwszy stworzyli kompletną trójwymiarową mapę całej ludzkiej trzustki w rozdzielczości mikroskopowej. Badanie wykazało, że nawet wiele lat po rozwoju cukrzycy typu 1 w narządzie mogą pozostawać znaczne liczby komórek β produkujących insulinę. Odkrycie sugeruje, że proces niszczenia komórek β jest bardziej złożony, niż dotychczas sądzono, i może otworzyć drogę do nowych strategii terapeutycznych ukierunkowanych na zachowane rezerwy komórek produkujących insulinę.
W artykule:
- Pierwsza kompletna mapa 3D całej ludzkiej trzustki
- Nieoczekiwane odkrycie komórek β poza wyspami Langerhansa
- Setki tysięcy komórek produkujących insulinę w cukrzycy typu 1
- Nowe spojrzenie na utratę komórek β
- Znaczenie mikrośrodowiska trzustki dla przeżycia komórek
- Potencjalne zastosowania obrazowania całonarządowego w przyszłych badaniach
Pozostałości komórek β po latach trwania choroby
Cukrzyca typu 1 jest klasycznie definiowana jako choroba autoimmunologiczna prowadząca do niemal całkowitego zniszczenia komórek β trzustki odpowiedzialnych za produkcję insuliny. Przez wiele lat zakładano, że po rozwinięciu się choroby liczba tych komórek gwałtownie spada do poziomu uniemożliwiającego ich istotne znaczenie biologiczne.
Nowe badanie przeprowadzone przez zespół z Umeå University podważa jednak ten pogląd. Wykorzystując zaawansowane techniki obrazowania trójwymiarowego, naukowcy przeanalizowali całą trzustkę dawcy cierpiącego na późno ujawniającą się cukrzycę typu 1. Dzięki temu po raz pierwszy możliwe było zbadanie każdego fragmentu narządu bez ograniczeń wynikających z analizy jedynie niewielkich wycinków tkanki.
Jak podkreśla prof. Ulf Ahlgren z Department of Medical and Translational Biology na Umeå University, wyniki sugerują, że trzustka może zachowywać komórki β w sposób, którego wcześniej nie rozpoznawano.
Pierwsza kompletna mapa 3D całej trzustki
Badacze stworzyli pierwszą w historii kompletną trójwymiarową mapę całego ludzkiego narządu w rozdzielczości mikroskopowej. Pozwoliło to prześledzić rozmieszczenie pojedynczych komórek produkujących insulinę w całej objętości trzustki.
Analiza wykazała, że tradycyjne wyspy Langerhansa były w dużym stopniu pozbawione komórek β. Jednocześnie odkryto znaczną liczbę komórek produkujących insulinę znajdujących się poza strukturami wysp trzustkowych.
Komórki te występowały głównie jako pojedyncze komórki lub niewielkie skupiska komórek β, oddzielone od innych typów komórek endokrynnych. Łącznie naukowcy zidentyfikowali setki tysięcy obiektów dodatnich pod względem obecności insuliny.
Odwrócone proporcje komórek β
Szczególnie interesującym odkryciem było stwierdzenie odwrócenia proporcji pomiędzy komórkami β znajdującymi się w wyspach Langerhansa a komórkami zlokalizowanymi poza nimi.
U osób bez cukrzycy zdecydowana większość komórek β znajduje się wewnątrz wysp trzustkowych. W badanym przypadku cukrzycy typu 1 sytuacja była odwrotna – komórki β poza wyspami były liczniejsze niż te pozostające w obrębie klasycznych struktur wyspowych.
Według autorów może to oznaczać, że komórki znajdujące się poza wyspami są bardziej odporne na proces autoimmunologicznego niszczenia lub że w trzustce zachodzą procesy prowadzące do powstawania nowych komórek β.
Czy dotychczas zaniżano liczbę zachowanych komórek β?
Autorzy zwracają uwagę, że większość wcześniejszych badań koncentrowała się niemal wyłącznie na wyspach Langerhansa. Takie podejście mogło prowadzić do znaczącego niedoszacowania liczby komórek β przetrwałych w cukrzycy typu 1.
Nowe wyniki wskazują na istnienie wcześniej pomijanego rezerwuaru komórek produkujących insulinę. Odkrycie to może mieć duże znaczenie dla zrozumienia naturalnej historii choroby oraz dla projektowania nowych terapii mających na celu ochronę lub regenerację komórek β.
Znaczenie mikrośrodowiska trzustki
Zdolność do obserwacji pojedynczych komórek w całym narządzie otwiera nowe możliwości badawcze. Naukowcy sugerują, że określone regiony trzustki mogą tworzyć szczególne mikrośrodowiska sprzyjające przeżyciu komórek β.
Jeżeli uda się zidentyfikować czynniki odpowiedzialne za ochronę tych komórek przed zniszczeniem, mogą one stać się celem przyszłych terapii mających na celu stabilizację funkcji pozostałych komórek β lub nawet zwiększenie ich liczby.
Doktorant Joakim Lehrstrand podkreśla, że badania biologii komórek β w cukrzycy typu 1 nie powinny ograniczać się wyłącznie do wysp Langerhansa. Jego zdaniem konieczne jest szersze spojrzenie obejmujące cały narząd.
Nowe możliwości badań nad chorobami trzustki
Zespół badawczy uważa, że obrazowanie 3D całych narządów stanie się w przyszłości jednym z kluczowych narzędzi w badaniach nad cukrzycą typu 1, cukrzycą typu 2 oraz nowotworami trzustki.
Technologia ta pozwala identyfikować konkretne regiony tkanki, a nawet pojedyncze komórki rozmieszczone w całym narządzie. Następnie mogą one zostać wyizolowane i poddane szczegółowym analizom molekularnym.
Zdaniem autorów metoda może pomóc odpowiedzieć na fundamentalne pytania dotyczące różnic pomiędzy komórkami β występującymi w różnych obszarach trzustki oraz roli ich lokalnego mikrośrodowiska w przebiegu cukrzycy.
Źródło: Science Advances, 3D imaging of an entire pancreas shows inverse proportions of extra-islet versus islet-associated β cells in late-onset type 1 diabetes.
