Pankrease saladuste paljastamine: 3D-pildistamine määratleb saarekeste rakkude jaotuse uuesti

Pankrease saladuste paljastamine: 3D-pildistamine määratleb saarekeste rakkude jaotuse uuesti

Umeå ülikooli teadlastel on õnnestunud mikroskoopilise eraldusvõimega pildistada tervet inimorganit, kõhunääret. Värvides erinevaid rakutüüpe antikehadega ja seejärel kogu elundit 3D-optilise kujutise tehnikate abil uurides, annavad nende andmed kõhunäärmest osaliselt uue pildi. Tulemused võivad olla väga olulised diabeediuuringutes, eriti erinevate uute ravimeetodite väljatöötamisel.

Pankreas on võtmeorganiks diabeedi tekkes. Tänapäeval mõjutab see haigus üle poole miljardi inimese. See sisaldab miljoneid väikeseid rakurühmi, nn Langerhansi saarekesi, mille ülesanne on reguleerida veresuhkru taset kehas. Saared sisaldavad peamiselt beeta- ja alfarakke, mis toodavad vastavalt hormoone insuliini ja glükagooni. Insuliin vabaneb vereringesse ja toimib võtmena, mis avab keharakud, et need saaksid pärast sööki omastada suhkrut (glükoosi), mis on keha peamine energiavorm. Glükagoon omakorda vabastab glükoosivarusid, kui meil on energiat vaja. Glükagoon omakorda vabastab glükoosivarusid, kui rakud vajavad energiat. Need kaks rakutüüpi suhtlevad ka otse üksteisega, et optimeerida õiget glükoosi taset kehas.

Nii insuliini kui ka glükagooni rakud avastati üle saja aasta tagasi ja pikka aega arvati, et saarekesed peaksid sisaldama mõlemat rakutüüpi, et moodustada täielikult funktsionaalne üksus.

Ulf Ahlgren, meditsiini- ja translatsioonibioloogia osakonna professor

Raske õppida

Kuna Langerhansi saarekesed moodustavad pankreasest vaid mõne protsendi, vaatamata nende arvukusele, on ajalooliselt olnud väga raske neid otse kõhunäärmest uurida. Enamikul juhtudel on teadlased pidanud uurima koelõike, mis annavad 2D-pildi ainult väga väikesest osast elundist. Nüüd on Umeå teadlased kasutanud 3D-optilisi tehnikaid, mis võimaldavad märgistada erinevaid rakutüüpe fluorestsentsvärviliste antikehadega.

Kogu elund mikroskoopilises eraldusvõimes

"Terve organi väiksemateks tükkideks purustades võimaldame antikehadel jõuda sinna, kuhu nad peavad minema. Kuna me teame, kust iga tükk pärineb, saame seejärel pärast erinevate osade eraldi skaneerimist "kogu kõhunäärme uuesti kokku panna." See võimaldab meil teha mitmesuguseid arvutusi ja uurida, mis tüüpi rakud on olemas ja kus need 3D-ruumis asuvad, kuna teame 3D-koordinaate, nende mahtu, kuju ja muid parameetreid iga üksiku saastunud objekti kohta kogu elundis.

Uus vaatenurk saare rakulisusele

Lisaks uutele andmetele insuliini tootvate rakkude kõhunäärmes jaotumise kohta näitavad teadlased nüüd, et glükagooni tootvaid rakke ei leidu kuni 50% insuliinirakke sisaldavatest Langerhansi saartest. See on vastupidine varem arvatule, kus saarekesed sisaldasid sama saarekesega nii insuliini kui ka glükagooni ekspresseerivaid rakutüüpe.

See oli meile üllatus ja ma usun, et need tulemused võivad olla diabeediuuringute jaoks väga olulised. Esiteks näitab see, et saarte koostis või rakulisus on palju ebaühtlasem, kui seni arvati. See võib tähendada, et erineva koostisega saared on spetsiaalselt spetsialiseerunud reageerima erinevatele signaalidele ja/või toimima erinevates metaboolsetes keskkondades. Muidugi tahame me väga seda teada saada,” ütleb Ulf Ahlgren.

"Teiseks on suur osa diabeediga seotud uuringutest tehtud surnud doonoritelt eraldatud Langerhansi saarekestel. Kuna me näitame ka, et see ebaühtlane koostis on suuresti seotud saarekeste suurusega, tähendab see, et selliste katsete tulemused ei pruugi täielikult peegeldada." kuidas elavad pankrease saarekesed on üles ehitatud ja toimivad. See võib olla oluline kõige jaoks, alates I tüüpi diabeedi saarekeste siirdamisest kuni uuringuteni, mille käigus püütakse luua tüvirakkudest Langerhansi saarekesi.

Alus tulevaste õpingute jaoks

Uurimisrühm jätkab nüüd tööd selle kallal, kas nende meetoditega saab kindlaks teha, kas saarekeste moodustumisega on seni teadmata viisil seotud ka teised kõhunäärme rakutüübid. Lisaks uurivad nad, kas hiiremudelites on asjad sarnased, mis võib mõjutada hiirte kasutamist diabeedi prekliinilistes uuringutes.

"Meetodid ja andmed, mida me praegu avaldame, võivad olla oluliseks aluseks tulevastele inimmaterjali käsitlevatele uuringutele, et paremini mõista, mis toimub kõhunäärmes 1. ja 2. tüüpi diabeedi tekke ajal, aga ka selliste haiguste puhul nagu kõhunäärmevähk," ütleb Ulf Ahlgren.

Tulemused avaldatakse ajakirjas Nature Communications. Artikli autorid on Joakim Lehrstrand, Wayne Davies, Max Hahn, Tomas Alanentalo ja Ulf Ahlgren, kõik Umeå ülikooli meditsiini- ja translatsioonibioloogia osakonnast ning Olle Korsgren Uppsala ülikooli immunoloogia, geneetika ja patoloogia osakonnast.

Allikad: