Haiman salaisuuksien paljastaminen: 3D-kuvaus määrittelee saarekesolujen jakautumisen uudelleen

Haiman salaisuuksien paljastaminen: 3D-kuvaus määrittelee saarekesolujen jakautumisen uudelleen

Uumajan yliopiston tutkijat ovat onnistuneet kuvaamaan ihmisen kokonaisen elimen, haiman, mikroskooppisella resoluutiolla. Värjäämällä eri solutyyppejä vasta-aineilla ja tutkimalla sitten koko elin 3D-optisilla kuvantamistekniikoilla, niiden data antaa osittain uuden kuvan haimasta. Tuloksilla voi olla suuri merkitys diabeteksen tutkimuksessa, erityisesti erilaisten uusien hoitomuotojen kehittämisessä.

Haima on keskeinen elin diabeteksen kehittymisessä, sairaus, joka vaikuttaa nykyään yli puoleen miljardiin ihmiseen. Se sisältää miljoonia pieniä soluryhmiä, niin sanottuja Langerhansin saarekkeita, joiden tehtävänä on säädellä kehon verensokeritasoja. Saaret sisältävät pääasiassa beeta- ja alfa-soluja, jotka tuottavat hormoneja insuliinia ja glukagonia, vastaavasti. Insuliini vapautuu verenkiertoon ja toimii avaimena, joka avaa kehon solut, jotta ne voivat imeä sokeria (glukoosia), elimistön pääasiallista energiamuotoa, aterian jälkeen. Glukagoni puolestaan ​​vapauttaa glukoosivarastoja, kun tarvitsemme energiaa. Glukagoni puolestaan ​​vapauttaa glukoosivarastoja, kun solut tarvitsevat energiaa. Nämä kaksi solutyyppiä myös kommunikoivat suoraan toistensa kanssa optimoidakseen oikean glukoositasot kehossa.

Sekä insuliini- että glukagonisolut löydettiin yli sata vuotta sitten, ja pitkään uskottiin, että saarekkeiden tulisi sisältää molemmat solutyypit täysin toimivan yksikön muodostamiseksi.

Ulf Ahlgren, professori, lääketieteen ja translaatiobiologian laitos

Vaikea opiskella

Koska Langerhansin saarekkeet muodostavat vain muutaman prosentin haimasta, vaikka niitä on niin lukuisia, on historiallisesti ollut erittäin vaikeaa tutkia niitä suoraan haimasta. Useimmissa tapauksissa tutkijoiden on täytynyt tutkia kudososia, jotka tarjoavat vain 2D-kuvan hyvin pienestä elimen osasta. Nyt Uumajan tutkijat ovat käyttäneet 3D-optisia tekniikoita, joilla voidaan leimata eri solutyyppejä fluoresoivasti värjättyillä vasta-aineilla.

Koko elin mikroskooppisessa resoluutiossa

"Hajottamalla koko elin pienemmiksi paloiksi, annamme vasta-aineiden päästä sinne, minne niiden täytyy mennä. Koska tiedämme, mistä kukin pala tulee, voimme sitten, kun on skannattu eri osat yksitellen, "koko haima takaisin yhteen". Tämän avulla voimme suorittaa erilaisia ​​laskelmia ja tutkia, minkä tyyppisiä soluja on läsnä ja missä ne sijaitsevat 3D-avaruudessa, koska tiedämme 3D-koordinaatit, niiden tilavuuden, muodon ja muut parametrit jokaiselle kontaminoituneelle esineelle kaikkialla elimessä.

Uusi näkökulma saarisoluisuuteen

Uusien tietojen lisäksi insuliinia tuottavien solujen jakautumisesta haimassa tutkijat osoittavat nyt, että glukagonia tuottavia soluja ei ole jopa 50 prosentissa insuliinisoluja sisältävistä Langerhansin saarekkeista. Tämä on toisin kuin aiemmin ajateltiin, jossa saarekkeiden uskottiin sisältävän sekä insuliinia että glukagonia ekspressoivia solutyyppejä, joilla on sama saareke.

Tämä oli meille yllätys ja uskon, että näillä tuloksilla voi olla suuri merkitys diabeteksen tutkimukselle. Ensinnäkin se osoittaa, että saarilla on paljon hajanaisempi koostumus tai soluisuus kuin aiemmin luultiin. Tämä voi tarkoittaa, että eri koostumukselliset saaret ovat erikoistuneet reagoimaan erilaisiin signaaleihin ja/tai toimimaan erilaisissa aineenvaihduntaympäristöissä. Tietenkin haluamme todella saada sen selville, Ulf Ahlgren sanoo.

"Toiseksi suurin osa diabeteksen tutkimuksesta tehdään eristetyillä Langerhansin saarekkeilla kuolleilta luovuttajilta. Koska osoitamme myös, että tämä epätasainen koostumus liittyy suurelta osin saarekkeen kokoon, tämä tarkoittaa, että tällaisten kokeiden tulokset eivät välttämättä heijasta täysin." kuinka elävän haiman saarekkeet rakentuvat ja toimivat. Tämä voi olla tärkeää kaikessa tyypin 1 diabeteksen saarekesiirroista tutkimuksiin, joissa yritetään luoda Langerhansin saarekkeita kantasoluista.

Perusteet tuleville opinnoille

Tutkimusryhmä jatkaa nyt työskentelyä sen selvittämiseksi, voidaanko heidän menetelmillään selvittää, ovatko muut haiman solutyypit mukana saarekkeiden muodostumisessa aiemmin tuntemattomalla tavalla. Lisäksi he selvittävät, ovatko asiat samanlaisia ​​hiirimalleissa, mikä voisi vaikuttaa hiirten käyttöön prekliinisissä diabeteksen tutkimuksissa.

"Nyt julkaisemamme menetelmät ja tiedot voivat muodostaa tärkeän perustan tuleville ihmismateriaalia koskeville tutkimuksille, jotta voidaan ymmärtää paremmin, mitä haimassa tapahtuu tyypin 1 ja tyypin 2 diabeteksen kehittyessä, mutta myös sairauksissa, kuten haimasyövässä", Ulf Ahlgren sanoo.

Tulokset on julkaistu Nature Communications -lehdessä. Artikkelin kirjoittajat ovat Joakim Lehrstrand, Wayne Davies, Max Hahn, Tomas Alanentalo ja Ulf Ahlgren, kaikki Uumajan yliopiston lääketieteellisen ja translaatiobiologian laitokselta sekä Olle Korsgren Uppsalan yliopiston immunologian, genetiikan ja patologian laitokselta.

Lähteet: