Afsløring af bugspytkirtlens hemmeligheder: 3D-billeddannelse omdefinerer ø-cellefordeling

Afsløring af bugspytkirtlens hemmeligheder: 3D-billeddannelse omdefinerer ø-cellefordeling

Forskere ved Umeå Universitet har formået at afbilde et helt menneskeligt organ, en bugspytkirtel, i mikroskopisk opløsning. Ved at farve forskellige celletyper med antistoffer og derefter undersøge hele organet ved hjælp af 3D optiske billeddannelsesteknikker giver deres data et delvist nyt billede af bugspytkirtlen. Resultaterne kan have stor betydning for diabetesforskningen, især i udviklingen af ​​forskellige nye behandlinger.

Bugspytkirtlen er et nøgleorgan i udviklingen af ​​diabetes, en sygdom, der rammer over en halv milliard mennesker i dag. Den indeholder millioner af små cellegrupper, de såkaldte Langerhans-øer, hvis opgave er at regulere blodsukkerniveauet i kroppen. Øerne indeholder hovedsageligt beta- og alfaceller, som producerer henholdsvis hormonerne insulin og glukagon. Insulin frigives til blodbanen og fungerer som en nøgle, der låser kroppens celler op, så de kan optage sukker (glukose), kroppens vigtigste energiform, efter et måltid. Glukagon frigiver til gengæld glukoselagre, når vi har brug for energi. Glukagon frigiver til gengæld glukoselagre, når celler har brug for energi. Disse to celletyper kommunikerer også direkte med hinanden for at optimere korrekte glukoseniveauer i kroppen.

Både insulin- og glukagonceller blev opdaget for over hundrede år siden, og man har længe troet, at øerne skulle indeholde begge celletyper for at danne en fuldt funktionel enhed.

Ulf Ahlgren, professor, Institut for Medicinsk og Translationel Biologi

Svært at studere

Fordi de Langerhanske øer kun udgør nogle få procent af bugspytkirtlen på trods af at de er så talrige, har det historisk set været meget svært at undersøge dem direkte i bugspytkirtlen. I de fleste tilfælde har forskere været nødt til at undersøge vævssnit, der kun giver et 2D-billede af en meget lille del af organet. Nu har Umeå-forskere brugt 3D-optiske teknikker, der kan mærke forskellige celletyper med fluorescerende farvede antistoffer.

Hele organet i mikroskopisk opløsning

"Ved at bryde hele organet i mindre stykker giver vi antistofferne mulighed for at komme derhen, hvor de skal hen. Fordi vi ved, hvor hvert stykke kommer fra, kan vi så, efter at have scannet de forskellige dele individuelt, 'sætte hele bugspytkirtlen sammen igen'." Dette giver os mulighed for at udføre en række forskellige beregninger og studere, hvilke typer celler der er til stede, og hvor de er placeret i 3D-rummet, da vi kender 3D-koordinaterne, deres volumen, form og andre parametre for hvert enkelt forurenet objekt i hele organet."

Nyt perspektiv på øens cellularitet

Ud over nye data om, hvordan insulinproducerende celler fordeler sig i bugspytkirtlen, viser forskere nu, at glukagonproducerende celler ikke er til stede i op til 50 % af de Langerhanske øer, som indeholder insulinceller. Dette er i modsætning til, hvad man tidligere troede, hvor man mente, at øer indeholdt både insulin- og glukagon-udtrykkende celletyper med den samme ø.

Dette var en overraskelse for os, og jeg tror, ​​at disse resultater kan få stor betydning for diabetesforskningen. For det første viser det, at øerne har en meget mere pletvis sammensætning eller cellularitet end tidligere antaget. Dette kan betyde, at øer med forskellig sammensætning er specifikt specialiserede til at reagere på forskellige signaler og/eller til at operere i forskellige metaboliske miljøer. Det vil vi selvfølgelig rigtig gerne finde ud af,” siger Ulf Ahlgren.

"For det andet udføres meget af forskningen i diabetes på isolerede øer i Langerhans fra afdøde donorer. Da vi også viser, at denne ujævne sammensætning i høj grad er relateret til østørrelsen, betyder det, at resultaterne af sådanne eksperimenter muligvis ikke er fuldt reflekterende." hvordan øerne i den levende bugspytkirtel er opbygget og fungerer. Dette kan potentielt være vigtigt for alt fra ø-transplantationer til type 1-diabetes til undersøgelser, der forsøger at skabe øer af Langerhans fra stamceller.

Grundlag for fremtidige studier

Forskerholdet vil nu arbejde videre på, om deres metoder kan bruges til at afgøre, om andre celletyper i bugspytkirtlen også er involveret i dannelsen af ​​øerne på en hidtil ukendt måde. Derudover vil de undersøge, om tingene ligner hinanden i musemodeller, hvilket kan påvirke brugen af ​​mus til præklinisk diabetesforskning.

"De metoder og data, som vi nu udgiver, kan danne et vigtigt grundlag for fremtidige undersøgelser af humant materiale for bedre at forstå, hvad der sker i bugspytkirtlen under udviklingen af ​​type 1 og type 2 diabetes, men også ved sygdomme som bugspytkirtelkræft," siger Ulf Ahlgren.

Resultaterne er publiceret i tidsskriftet Nature Communications. Forfatterne til artiklen er Joakim Lehrstrand, Wayne Davies, Max Hahn, Tomas Alanentalo og Ulf Ahlgren, alle fra Institut for Medicinsk og Translationel Biologi ved Umeå Universitet, og Olle Korsgren fra Institut for Immunologi, Genetik og Patologi ved Uppsala Universitet.

Kilder: