Разкриване на тайните на панкреаса: 3D изображения предефинират разпределението на островните клетки

Разкриване на тайните на панкреаса: 3D изображения предефинират разпределението на островните клетки

Изследователи от университета Умео са успели да изобразят цял ​​човешки орган, панкреас, в микроскопска резолюция. Чрез оцветяване на различни видове клетки с антитела и след това изследване на целия орган с помощта на 3D оптични техники за изобразяване, техните данни предоставят частично нова картина на панкреаса. Резултатите могат да бъдат от голямо значение за изследването на диабета, особено при разработването на различни нови лечения.

Панкреасът е ключов орган за развитието на диабет, заболяване, което засяга над половин милиард души днес. Той съдържа милиони малки клетъчни групи, така наречените Лангерхансови острови, чиято задача е да регулират нивата на кръвната захар в тялото. Островчетата съдържат основно бета и алфа клетки, които произвеждат съответно хормоните инсулин и глюкагон. Инсулинът се освобождава в кръвния поток и действа като ключ, който отключва клетките на тялото, така че те да могат да абсорбират захар (глюкоза), основната форма на енергия на тялото, след хранене. Глюкагонът от своя страна освобождава запасите от глюкоза, когато имаме нужда от енергия. Глюкагонът от своя страна освобождава запасите от глюкоза, когато клетките се нуждаят от енергия. Тези два типа клетки също комуникират директно помежду си, за да оптимизират правилните нива на глюкоза в тялото.

Както инсулиновите, така и глюкагоновите клетки бяха открити преди повече от сто години и дълго време се смяташе, че островчетата трябва да съдържат и двата вида клетки, за да образуват напълно функционална единица.

Улф Алгрен, професор, катедра по медицинска и транслационна биология

Труден за изучаване

Тъй като островите на Лангерханс съставляват само няколко процента от панкреаса, въпреки че са толкова многобройни, исторически е било много трудно да се изследват директно в панкреаса. В повечето случаи изследователите трябваше да изследват тъканни срезове, които предоставят само 2D изображение на много малка част от органа. Сега изследователите на Umeå са използвали 3D оптични техники, които могат да маркират различни типове клетки с флуоресцентно оцветени антитела.

Цял орган в микроскопска резолюция

„Като разбиваме целия орган на по-малки парчета, ние позволяваме на антителата да стигнат там, където трябва. Тъй като знаем откъде идва всяко парче, можем след това, след сканиране на различните части поотделно, „да съберем отново целия панкреас“. Това ни позволява да извършваме различни изчисления и да изучаваме какви типове клетки присъстват и къде се намират в 3D пространството, тъй като знаем 3D координатите, техния обем, форма и други параметри за всеки отделен замърсен обект в целия орган.

Нова гледна точка към островната клетъчност

В допълнение към новите данни за това как клетките, произвеждащи инсулин, са разпределени в панкреаса, изследователите сега показват, че клетките, произвеждащи глюкагон, не присъстват в до 50% от Лангерхансовите острови, които съдържат инсулинови клетки. Това е в контраст с това, което се смяташе преди, където се смяташе, че островчетата съдържат както инсулин-, така и глюкагон-експресиращи клетъчни типове със същия остров.

Това беше изненада за нас и вярвам, че тези резултати могат да бъдат от голямо значение за изследването на диабета. Първо, това показва, че островите имат много по-неравен състав или клетъчност, отколкото се смяташе досега. Това може да означава, че острови с различен състав са специфично специализирани да реагират на различни сигнали и/или да работят в различни метаболитни среди. Разбира се, ние наистина искаме да разберем“, казва Улф Алгрен.

"Второ, голяма част от изследванията при диабет се провеждат върху изолирани Лангерхансови острови от починали донори. Тъй като ние също така показваме, че този неравномерен състав е до голяма степен свързан с размера на острова, това означава, че резултатите от такива експерименти може да не са напълно отразяващи." как са структурирани и функционират островчетата в живия панкреас. Това потенциално може да бъде важно за всичко - от трансплантация на островчета за диабет тип 1 до проучвания, опитващи се да създадат острови на Лангерханс от стволови клетки.

Основа за бъдещи изследвания

Сега изследователският екип ще продължи да работи върху това дали техните методи могат да се използват, за да се определи дали други типове клетки в панкреаса също участват в образуването на островчетата по неизвестен досега начин. В допълнение, те ще проучат дали нещата са сходни при миши модели, което може да повлияе на използването на мишки за предклинични изследвания на диабета.

„Методите и данните, които сега публикуваме, могат да формират важна основа за бъдещи проучвания върху човешки материал, за да разберем по-добре какво се случва в панкреаса по време на развитието на диабет тип 1 и тип 2, но също и при заболявания като рак на панкреаса“, казва Улф Алгрен.

Резултатите са публикувани в списанието Nature Communications. Авторите на статията са Joakim Lehrstrand, Wayne Davies, Max Hahn, Tomas Alanentalo и Ulf Ahlgren, всички от катедрата по медицинска и транслационна биология в университета Umeå и Olle Korsgren от катедрата по имунология, генетика и патология в университета в Упсала.

източници: