A hasnyálmirigy titkainak feltárása: A 3D képalkotás újradefiniálja a szigetsejtek eloszlását

A hasnyálmirigy titkainak feltárása: A 3D képalkotás újradefiniálja a szigetsejtek eloszlását

Az Umeå Egyetem kutatóinak egy egész emberi szervet, a hasnyálmirigyet sikerült mikroszkópos felbontásban leképezniük. A különböző sejttípusok antitestekkel való megfestésével, majd a teljes szerv 3D optikai képalkotó technikával történő vizsgálatával adataik részben új képet adnak a hasnyálmirigyről. Az eredmények nagy jelentőséggel bírhatnak a cukorbetegség kutatása szempontjából, különösen a különféle új kezelések kidolgozásában.

A hasnyálmirigy kulcsszerv a cukorbetegség kialakulásában, amely betegség ma több mint félmilliárd embert érint. Több millió kis sejtcsoportot, úgynevezett Langerhans-szigeteket tartalmaz, amelyek feladata a szervezet vércukorszintjének szabályozása. A szigetecskék főként béta- és alfa-sejteket tartalmaznak, amelyek az inzulint, illetve a glukagont termelik. Az inzulin felszabadul a véráramba, és kulcsként működik, amely kinyitja a test sejtjeit, így azok étkezés után fel tudják venni a cukrot (glükózt), a szervezet fő energiaformáját. A glukagon pedig glükózraktárakat szabadít fel, amikor energiára van szükségünk. A glukagon pedig glükózraktárakat szabadít fel, amikor a sejteknek energiára van szükségük. Ez a két sejttípus közvetlenül is kommunikál egymással, hogy optimalizálja a megfelelő glükózszintet a szervezetben.

Mind az inzulin-, mind a glukagonsejteket több mint száz évvel ezelőtt fedezték fel, és sokáig azt hitték, hogy a szigeteknek mindkét sejttípust tartalmazniuk kell, hogy egy teljesen működőképes egységet alkossanak.

Ulf Ahlgren, professzor, Orvosi és Translációs Biológiai Tanszék

Nehéz tanulni

Mivel a Langerhans-szigetek a hasnyálmirigynek csak néhány százalékát teszik ki annak ellenére, hogy olyan sokak, történelmileg nagyon nehéz volt közvetlenül a hasnyálmirigyben megvizsgálni őket. A legtöbb esetben a kutatóknak olyan szövetmetszeteket kellett megvizsgálniuk, amelyek csak a szerv egy nagyon kis részének 2D-s képet adnak. Most Umeå kutatói 3D optikai technikákat alkalmaztak, amelyek különböző sejttípusokat jelölhetnek fluoreszcens színű antitestekkel.

Gesamtes Organ in mikroskopischer Auflösung

"Az egész szervet kisebb darabokra bontva lehetővé tesszük, hogy az antitestek eljussanak oda, ahová kell. Mivel tudjuk, hogy az egyes darabok honnan származnak, a különböző részek egyenkénti átvizsgálása után az egész hasnyálmirigyet újra össze tudjuk rakni. Ez lehetővé teszi számunkra, hogy különféle számításokat végezzünk, és tanulmányozzuk, hogy milyen típusú sejtek vannak jelen a 3D-s térben, és hol helyezkednek el, mivel ismerjük a 3D koordinátákat, térfogatukat, alakjukat és egyéb paramétereket minden egyes szennyezett objektumhoz az egész szervben.”

Új perspektíva a szigeti cellularitásról

Az inzulintermelő sejtek hasnyálmirigyben való eloszlására vonatkozó új adatok mellett a kutatók most kimutatták, hogy a glukagontermelő sejtek az inzulinsejteket tartalmazó Langerhans-szigetek 50%-ában nincsenek jelen. Ez ellentétben áll azzal, amit korábban gondoltak, ahol azt hitték, hogy a szigetek inzulint és glukagont expresszáló sejttípusokat is tartalmaznak ugyanazzal a szigettel.

Ez meglepetés volt számunkra, és úgy gondolom, hogy ezek az eredmények nagy jelentőséggel bírhatnak a cukorbetegség kutatásában. Először is azt mutatja, hogy a szigetek összetétele vagy sejtjei sokkal foltosabbak, mint azt korábban gondolták. Ez azt jelentheti, hogy a különböző összetételű szigetek speciálisan arra specializálódtak, hogy különböző jelekre reagáljanak és/vagy különböző metabolikus környezetekben működjenek. Természetesen nagyon szeretnénk megtudni” – mondja Ulf Ahlgren.

"Másodszor, a cukorbetegséggel kapcsolatos kutatások nagy részét elhunyt donoroktól származó izolált Langerhans-szigeteken végzik. Mivel azt is kimutattuk, hogy ez az egyenetlen összetétel nagymértékben összefügg a szigetek méretével, ez azt jelenti, hogy az ilyen kísérletek eredményei nem feltétlenül tükrözik teljesen." hogyan épülnek fel és működnek az élő hasnyálmirigyben lévő szigetek. Ez potenciálisan fontos lehet az 1-es típusú cukorbetegségben végzett szigettranszplantációtól kezdve a Langerhans-szigetek őssejtekből történő létrehozására irányuló vizsgálatokig.

A jövőbeli tanulmányok alapja

A kutatócsoport most azon dolgozik tovább, hogy módszereikkel megállapítható legyen-e, hogy a hasnyálmirigy más sejttípusai is részt vesznek-e a szigetek kialakulásában eddig ismeretlen módon. Ezenkívül megvizsgálják, hogy hasonlóak-e a dolgok az egérmodellekben, ami hatással lehet az egerek preklinikai cukorbetegség-kutatásban való felhasználására.

„A most közzétett módszerek és adatok fontos alapot képezhetnek az emberi anyagokkal kapcsolatos jövőbeni tanulmányokhoz, hogy jobban megértsük, mi történik a hasnyálmirigyben az 1-es és 2-es típusú cukorbetegség kialakulása során, de olyan betegségekben is, mint a hasnyálmirigyrák” – mondja Ulf Ahlgren.

Az eredményeket a Nature Communications folyóiratban tették közzé. A cikk szerzői Joakim Lehrstrand, Wayne Davies, Max Hahn, Tomas Alanentalo és Ulf Ahlgren, valamennyien az Umeå Egyetem Orvosi és Transzlációs Biológiai Tanszékéről, valamint Olle Korsgren az Uppsalai Egyetem Immunológiai, Genetikai és Patológiai Tanszékéről.

Források: