Odhalení tajemství slinivky břišní: 3D zobrazování nově definuje distribuci buněk ostrůvků

Odhalení tajemství slinivky břišní: 3D zobrazování nově definuje distribuci buněk ostrůvků

Vědcům z Umeå University se podařilo zobrazit celý lidský orgán, slinivku břišní, v mikroskopickém rozlišení. Obarvením různých typů buněk protilátkami a následným vyšetřením celého orgánu pomocí 3D optických zobrazovacích technik poskytují jejich data částečně nový obraz slinivky břišní. Výsledky mohou mít velký význam pro výzkum diabetu, zejména při vývoji různých nových léčebných postupů.

Slinivka břišní je klíčovým orgánem při rozvoji diabetu, onemocnění, které dnes postihuje přes půl miliardy lidí. Obsahuje miliony malých buněčných skupin, tzv. Langerhansových ostrůvků, jejichž úkolem je regulovat hladinu krevního cukru v těle. Ostrůvky obsahují především beta a alfa buňky, které produkují hormony inzulín, respektive glukagon. Inzulín se uvolňuje do krevního řečiště a funguje jako klíč, který odemyká tělesné buňky, aby mohly po jídle absorbovat cukr (glukózu), hlavní formu energie těla. Glukagon zase uvolňuje zásoby glukózy, když potřebujeme energii. Glukagon zase uvolňuje zásoby glukózy, když buňky potřebují energii. Tyto dva typy buněk také komunikují přímo mezi sebou, aby optimalizovaly správné hladiny glukózy v těle.

Inzulínové i glukagonové buňky byly objeveny před více než sto lety a dlouho se věřilo, že ostrůvky by měly obsahovat oba typy buněk, aby vytvořily plně funkční jednotku.

Ulf Ahlgren, profesor, Ústav lékařské a translační biologie

Náročné na studium

Vzhledem k tomu, že Langerhansovy ostrůvky tvoří jen pár procent slinivky břišní, přestože jsou tak početné, bylo historicky velmi obtížné je zkoumat přímo ve slinivce. Ve většině případů museli vědci zkoumat tkáňové řezy, které poskytují pouze 2D obraz velmi malé části orgánu. Nyní vědci z Umeå použili 3D optické techniky, které mohou označit různé typy buněk fluorescenčně zbarvenými protilátkami.

Celý orgán v mikroskopickém rozlišení

"Rozbitím celého orgánu na menší kousky umožníme protilátkám, aby se dostaly tam, kam potřebují. Protože víme, odkud každý kousek pochází, můžeme poté, po naskenování jednotlivých částí jednotlivě, 'složit celou slinivku zpět dohromady'." To nám umožňuje provádět různé výpočty a studovat, jaké typy buněk jsou přítomny a kde se nacházejí ve 3D prostoru, protože známe 3D souřadnice, jejich objem, tvar a další parametry pro každý jednotlivý kontaminovaný objekt v celém orgánu.“

Nový pohled na ostrovní celularitu

Kromě nových údajů o tom, jak jsou buňky produkující inzulín distribuovány ve slinivce, vědci nyní ukazují, že buňky produkující glukagon nejsou přítomny až v 50 % Langerhansových ostrůvků, které obsahují buňky inzulínu. To je v kontrastu s tím, co se dříve myslelo, kdy se předpokládalo, že ostrůvky obsahují typy buněk exprimujících inzulín i glukagon se stejným ostrůvkem.

Bylo to pro nás překvapením a věřím, že tyto výsledky by mohly mít velký význam pro výzkum diabetu. Za prvé, ukazuje, že ostrovy mají mnohem nesourodější složení nebo celularitu, než se dříve myslelo. To by mohlo znamenat, že ostrovy různého složení jsou specificky specializované, aby reagovaly na různé signály a/nebo fungovaly v různých metabolických prostředích. Samozřejmě to opravdu chceme zjistit,“ říká Ulf Ahlgren.

"Zadruhé, velká část výzkumu diabetu se provádí na izolovaných Langerhansových ostrůvcích od zemřelých dárců. Protože také ukazujeme, že toto nerovnoměrné složení do značné míry souvisí s velikostí ostrůvků, znamená to, že výsledky takových experimentů nemusí plně odrážet." jak jsou ostrůvky v živé slinivce strukturovány a fungují. To by mohlo být potenciálně důležité pro vše od transplantací ostrůvků pro diabetes 1. typu až po studie, které se snaží vytvořit Langerhansovy ostrůvky z kmenových buněk.

Základ pro budoucí studium

Výzkumný tým bude nyní pokračovat v práci na tom, zda lze pomocí jejich metod zjistit, zda se na vzniku ostrůvků dosud neznámým způsobem podílejí i jiné typy buněk ve slinivce. Kromě toho budou zkoumat, zda jsou věci podobné na myších modelech, což by mohlo ovlivnit použití myší pro preklinický výzkum diabetu.

„Metody a údaje, které nyní zveřejňujeme, mohou tvořit důležitý základ pro budoucí studie o lidském materiálu, abychom lépe porozuměli tomu, co se děje ve slinivce břišní během rozvoje diabetu 1. a 2. typu, ale také u nemocí, jako je rakovina slinivky,“ říká Ulf Ahlgren.

Výsledky jsou publikovány v časopise Nature Communications. Autory článku jsou Joakim Lehrstrand, Wayne Davies, Max Hahn, Tomas Alanentalo a Ulf Ahlgren, všichni z Ústavu lékařské a translační biologie Univerzity v Umeå a Olle Korsgren z Ústavu imunologie, genetiky a patologie Univerzity v Uppsale.

Zdroje: