الكشف عن أسرار البنكرياس: التصوير ثلاثي الأبعاد يعيد تعريف توزيع خلايا الجزر

الكشف عن أسرار البنكرياس: التصوير ثلاثي الأبعاد يعيد تعريف توزيع خلايا الجزر

تمكن الباحثون في جامعة أوميا من تصوير عضو بشري كامل، وهو البنكرياس، بدقة مجهرية. ومن خلال تلوين أنواع مختلفة من الخلايا بالأجسام المضادة ثم فحص العضو بأكمله باستخدام تقنيات التصوير البصري ثلاثي الأبعاد، توفر بياناتهم صورة جديدة جزئيًا للبنكرياس. يمكن أن تكون النتائج ذات أهمية كبيرة لأبحاث مرض السكري، وخاصة في تطوير علاجات جديدة مختلفة.

يعد البنكرياس عضوًا رئيسيًا في تطور مرض السكري، وهو المرض الذي يصيب أكثر من نصف مليار شخص اليوم. وتحتوي على ملايين مجموعات الخلايا الصغيرة، ما يسمى بجزر لانجرهانز، والتي تتمثل مهمتها في تنظيم مستويات السكر في الدم في الجسم. تحتوي الجزر بشكل رئيسي على خلايا بيتا وألفا، التي تنتج هرمونات الأنسولين والجلوكاجون، على التوالي. يتم إطلاق الأنسولين في مجرى الدم ويعمل كمفتاح يفتح خلايا الجسم حتى تتمكن من امتصاص السكر (الجلوكوز)، وهو الشكل الرئيسي للطاقة في الجسم، بعد تناول الوجبة. ويقوم الجلوكاجون بدوره بإطلاق مخازن الجلوكوز عندما نحتاج إلى الطاقة. يقوم الجلوكاجون بدوره بإطلاق مخازن الجلوكوز عندما تحتاج الخلايا إلى الطاقة. يتواصل هذان النوعان من الخلايا أيضًا بشكل مباشر مع بعضهما البعض لتحسين مستويات الجلوكوز المناسبة في الجسم.

تم اكتشاف كل من خلايا الأنسولين والجلوكاجون منذ أكثر من مائة عام، وكان يُعتقد منذ فترة طويلة أن الجزر يجب أن تحتوي على كلا النوعين من الخلايا لتكوين وحدة تعمل بكامل طاقتها.

أولف ألغرين، أستاذ بقسم البيولوجيا الطبية والتحويلية

من الصعب الدراسة

نظرًا لأن جزر لانجرهانس لا تشكل سوى نسبة قليلة من البنكرياس على الرغم من كثرة عددها، فقد كان من الصعب تاريخيًا فحصها مباشرة في البنكرياس. في معظم الحالات، كان على الباحثين فحص أقسام الأنسجة التي توفر فقط صورة ثنائية الأبعاد لجزء صغير جدًا من العضو. الآن، استخدم باحثو أوميا تقنيات بصرية ثلاثية الأبعاد يمكنها تمييز أنواع مختلفة من الخلايا بأجسام مضادة ذات ألوان فلورية.

الجهاز بأكمله في القرار المجهري

"من خلال كسر العضو بأكمله إلى قطع أصغر، نسمح للأجسام المضادة بالوصول إلى المكان الذي تريد الذهاب إليه. ولأننا نعرف من أين تأتي كل قطعة، يمكننا بعد ذلك، بعد مسح الأجزاء المختلفة بشكل فردي، إعادة البنكرياس بأكمله معًا مرة أخرى." وهذا يسمح لنا بإجراء مجموعة متنوعة من الحسابات ودراسة أنواع الخلايا الموجودة ومكان تواجدها في الفضاء ثلاثي الأبعاد، حيث أننا نعرف الإحداثيات ثلاثية الأبعاد وحجمها وشكلها وغيرها من المعلمات لكل جسم ملوث في جميع أنحاء العضو.

منظور جديد على الخلوية الجزيرة

بالإضافة إلى البيانات الجديدة حول كيفية توزيع الخلايا المنتجة للأنسولين في البنكرياس، أظهر الباحثون الآن أن الخلايا المنتجة للجلوكاجون غير موجودة في ما يصل إلى 50% من جزر لانجرهانز، التي تحتوي على خلايا الأنسولين. وهذا على النقيض مما كان يعتقد سابقًا، حيث كان يُعتقد أن الجزر الصغيرة تحتوي على كل من أنواع الخلايا التي تعبر عن الأنسولين والجلوكاجون في نفس الجزيرة.

وكانت هذه مفاجأة بالنسبة لنا، وأعتقد أن هذه النتائج يمكن أن تكون ذات أهمية كبيرة لأبحاث مرض السكري. أولاً، يظهر أن الجزر لديها تكوين أو خلوية غير مكتملة أكثر بكثير مما كان يعتقد سابقًا. قد يعني هذا أن الجزر ذات التكوين المختلف متخصصة خصيصًا للاستجابة لإشارات مختلفة و/أو العمل في بيئات أيضية مختلفة. يقول أولف ألغرين: "بالطبع نريد حقًا معرفة ذلك".

"ثانيًا، يتم إجراء الكثير من الأبحاث حول مرض السكري على جزر لانجرهانس المعزولة من متبرعين متوفين. وبما أننا أظهرنا أيضًا أن هذا التركيب غير المتساوي يرتبط إلى حد كبير بحجم الجزيرة، فهذا يعني أن نتائج مثل هذه التجارب قد لا تكون عاكسة بشكل كامل." كيف يتم تنظيم الجزر الموجودة في البنكرياس الحي ووظيفتها. قد يكون هذا مهمًا لكل شيء بدءًا من عمليات زرع الجزر لمرض السكري من النوع الأول وحتى الدراسات التي تحاول إنشاء جزر لانجرهانس من الخلايا الجذعية.

أساس الدراسات المستقبلية

وسيواصل فريق البحث الآن العمل على ما إذا كان من الممكن استخدام أساليبهم لتحديد ما إذا كانت أنواع الخلايا الأخرى في البنكرياس تشارك أيضًا في تكوين الجزر بطريقة غير معروفة سابقًا. بالإضافة إلى ذلك، سوف يقومون بالتحقيق فيما إذا كانت الأمور متشابهة في نماذج الفئران، مما قد يؤثر على استخدام الفئران في أبحاث مرض السكري قبل السريرية.

يقول أولف ألغرين: "إن الأساليب والبيانات التي ننشرها الآن يمكن أن تشكل أساسًا مهمًا للدراسات المستقبلية حول المواد البشرية لفهم ما يحدث في البنكرياس بشكل أفضل أثناء تطور مرض السكري من النوع الأول والنوع الثاني، ولكن أيضًا في أمراض مثل سرطان البنكرياس".

ونشرت النتائج في مجلة نيتشر كوميونيكيشنز. مؤلفو المقال هم يواكيم ليهرستراند، واين ديفيز، وماكس هان، وتوماس ألانينتالو، وأولف ألغرين، وجميعهم من قسم البيولوجيا الطبية والتحويلية في جامعة أوميو، وأولي كورسغرين من قسم علم المناعة وعلم الوراثة وعلم الأمراض في جامعة أوبسالا.

مصادر: