Otkrivanje tajni gušterače: 3D snimanje redefinira distribuciju stanica otočića

Otkrivanje tajni gušterače: 3D snimanje redefinira distribuciju stanica otočića

Istraživači sa Sveučilišta Umeå uspjeli su snimiti cijeli ljudski organ, gušteraču, u mikroskopskoj rezoluciji. Bojanjem različitih tipova stanica antitijelima i zatim ispitivanjem cijelog organa pomoću tehnika 3D optičkog snimanja, njihovi podaci daju djelomično novu sliku gušterače. Rezultati mogu biti od velike važnosti za istraživanje dijabetesa, posebice u razvoju raznih novih tretmana.

Gušterača je ključni organ u razvoju dijabetesa, bolesti od koje danas boluje više od pola milijarde ljudi. Sadrži milijune malih staničnih skupina, takozvanih Langerhansovih otočića, čija je zadaća reguliranje razine šećera u krvi u tijelu. Otočići sadrže uglavnom beta i alfa stanice, koje proizvode hormone inzulin, odnosno glukagon. Inzulin se otpušta u krvotok i djeluje poput ključa koji otključava tjelesne stanice kako bi mogle apsorbirati šećer (glukozu), glavni oblik tjelesne energije, nakon obroka. Glukagon pak oslobađa zalihe glukoze kada nam je potrebna energija. Glukagon pak oslobađa zalihe glukoze kada stanicama treba energija. Ove dvije vrste stanica također izravno komuniciraju jedna s drugom kako bi optimizirale odgovarajuće razine glukoze u tijelu.

Stanice inzulina i glukagona otkrivene su prije više od sto godina i dugo se vjerovalo da bi otočići trebali sadržavati obje vrste stanica kako bi tvorili potpuno funkcionalnu jedinicu.

Ulf Ahlgren, profesor, Odsjek za medicinsku i translacijsku biologiju

Teško za proučavanje

Budući da Langerhansovi otočići čine samo nekoliko postotaka gušterače unatoč tome što su tako brojni, kroz povijest ih je bilo vrlo teško ispitati izravno u gušterači. U većini slučajeva istraživači su morali ispitati dijelove tkiva koji daju samo 2D sliku vrlo malog dijela organa. Sada su istraživači Umeåa upotrijebili 3D optičke tehnike koje mogu označiti različite tipove stanica fluorescentno obojenim antitijelima.

Cijeli organ u mikroskopskoj rezoluciji

"Razbijanjem cijelog organa na manje dijelove, dopuštamo antitijelima da dođu tamo gdje trebaju ići. Budući da znamo odakle dolazi svaki komadić, možemo zatim, nakon pojedinačnog skeniranja različitih dijelova, 'sastaviti cijelu gušteraču natrag.' To nam omogućuje izvođenje raznih izračuna i proučavanje koje su vrste stanica prisutne i gdje se nalaze u 3D prostoru, budući da znamo 3D koordinate, njihov volumen, oblik i druge parametre za svaki pojedini kontaminirani objekt u cijelom organu.”

Nova perspektiva o celularnosti otoka

Uz nove podatke o tome kako su stanice koje proizvode inzulin raspoređene u gušterači, istraživači sada pokazuju da stanice koje proizvode glukagon nisu prisutne u do 50% Langerhansovih otočića koji sadrže stanice inzulina. Ovo je u suprotnosti s onim što se ranije mislilo, gdje se smatralo da otočići sadrže i tipove stanica koje eksprimiraju inzulin i glukagon s istim otočićem.

Ovo je za nas bilo iznenađenje i vjerujem da bi ovi rezultati mogli biti od velike važnosti za istraživanje dijabetesa. Prvo, to pokazuje da otoci imaju mnogo šareniji sastav ili celularnost nego što se prije mislilo. To bi moglo značiti da su otoci različitog sastava specifično specijalizirani za reagiranje na različite signale i/ili za rad u različitim metaboličkim okruženjima. Naravno da stvarno želimo saznati,” kaže Ulf Ahlgren.

"Drugo, velik dio istraživanja dijabetesa provodi se na izoliranim Langerhansovim otočićima preminulih donora. Budući da također pokazujemo da je ovaj neujednačeni sastav uvelike povezan s veličinom otočića, to znači da rezultati takvih eksperimenata možda neće biti u potpunosti reflektirajući." kako su strukturirani i funkcioniraju otočići u živoj gušterači. To bi potencijalno moglo biti važno za sve, od transplantacije otočića za dijabetes tipa 1 do studija koje pokušavaju stvoriti Langerhansove otočiće iz matičnih stanica.

Osnova za buduće studije

Istraživački tim sada će nastaviti raditi na tome mogu li se njihove metode koristiti za utvrđivanje jesu li i druge vrste stanica u gušterači također uključene u formiranje otočića na dosad nepoznat način. Osim toga, istražit će jesu li stvari slične u modelima miševa, što bi moglo utjecati na korištenje miševa za pretklinička istraživanja dijabetesa.

"Metode i podaci koje sada objavljujemo mogu predstavljati važnu osnovu za buduće studije o ljudskom materijalu kako bismo bolje razumjeli što se događa u gušterači tijekom razvoja dijabetesa tipa 1 i tipa 2, ali i kod bolesti kao što je rak gušterače", kaže Ulf Ahlgren.

Rezultati su objavljeni u časopisu Nature Communications. Autori članka su Joakim Lehrstrand, Wayne Davies, Max Hahn, Tomas Alanentalo i Ulf Ahlgren, svi s Odsjeka za medicinsku i translacijsku biologiju Sveučilišta Umeå, te Olle Korsgren s Odsjeka za imunologiju, genetiku i patologiju Sveučilišta Uppsala.

Izvori: