Kasos paslapčių atskleidimas: 3D vaizdavimas iš naujo apibrėžia salelių ląstelių pasiskirstymą

Kasos paslapčių atskleidimas: 3D vaizdavimas iš naujo apibrėžia salelių ląstelių pasiskirstymą

Umeo universiteto mokslininkams pavyko mikroskopine raiška nufotografuoti visą žmogaus organą – kasą. Dažant skirtingų tipų ląsteles antikūnais ir ištyrus visą organą naudojant 3D optinio vaizdavimo metodus, jų duomenys suteikia iš dalies naują kasos vaizdą. Rezultatai gali būti labai svarbūs diabeto tyrimams, ypač kuriant įvairius naujus gydymo būdus.

Kasa yra pagrindinis organas vystantis diabetui – liga, kuria šiandien serga daugiau nei pusė milijardo žmonių. Jame yra milijonai mažų ląstelių grupių, vadinamųjų Langerhanso salelių, kurių užduotis yra reguliuoti cukraus kiekį kraujyje organizme. Salelėse daugiausia yra beta ir alfa ląstelių, kurios gamina atitinkamai hormonus insuliną ir gliukagoną. Insulinas išsiskiria į kraują ir veikia kaip raktas, kuris atrakina kūno ląsteles, kad jos galėtų pasisavinti cukrų (gliukozę), pagrindinę organizmo energijos formą, po valgio. Savo ruožtu gliukagonas išskiria gliukozės atsargas, kai mums reikia energijos. Gliukagonas savo ruožtu atpalaiduoja gliukozės atsargas, kai ląstelėms reikia energijos. Šie du ląstelių tipai taip pat tiesiogiai bendrauja tarpusavyje, kad optimizuotų tinkamą gliukozės kiekį organizme.

Ir insulino, ir gliukagono ląstelės buvo atrastos daugiau nei prieš šimtą metų ir ilgą laiką buvo manoma, kad salelėse turi būti abiejų tipų ląstelės, kad būtų sudarytas pilnai veikiantis vienetas.

Ulf Ahlgren, Medicinos ir vertimo biologijos katedros profesorius

Sunku mokytis

Kadangi Langerhanso salelės sudaro tik kelis procentus kasos, nepaisant jų tiek daug, istoriškai buvo labai sunku jas ištirti tiesiogiai kasoje. Daugeliu atvejų mokslininkai turėjo ištirti audinių dalis, kurios suteikia tik labai mažos organo dalies 2D vaizdą. Dabar Umeå mokslininkai panaudojo 3D optinius metodus, kurie gali pažymėti skirtingus ląstelių tipus fluorescencinės spalvos antikūnais.

Visas organas mikroskopine raiška

"Suskaidydami visą organą į smulkesnes dalis, leidžiame antikūnams patekti ten, kur jiems reikia. Kadangi žinome, iš kur atsiranda kiekvienas gabalėlis, tada, atskirai nuskaitę skirtingas dalis, galime "sujungti visą kasą". Tai leidžia mums atlikti įvairius skaičiavimus ir ištirti, kokių tipų ląstelės yra ir kur jos yra 3D erdvėje, nes žinome kiekvieno užteršto objekto 3D koordinates, jų tūrį, formą ir kitus parametrus visame organe.

Nauja perspektyva į salų ląsteles

Be naujų duomenų apie tai, kaip insuliną gaminančios ląstelės pasiskirsto kasoje, dabar mokslininkai rodo, kad gliukagoną gaminančių ląstelių nėra iki 50 % Langerhanso salelių, kuriose yra insulino ląstelių. Tai prieštarauja tai, kas buvo manoma anksčiau, kai buvo manoma, kad salelėse yra ir insuliną, ir gliukagoną ekspresuojančių ląstelių tipų, turinčių tą pačią salelę.

Tai mums buvo netikėta ir manau, kad šie rezultatai gali būti labai svarbūs diabeto tyrimams. Pirma, tai rodo, kad salų sudėtis ar ląstelė yra daug nevienodesnė, nei manyta anksčiau. Tai gali reikšti, kad skirtingos sudėties salos yra specialiai specializuotos reaguoti į skirtingus signalus ir (arba) veikti skirtingose ​​medžiagų apykaitos aplinkose. Žinoma, mes tikrai norime tai išsiaiškinti“, – sako Ulfas Ahlgrenas.

"Antra, didžioji dalis diabeto tyrimų atliekama su izoliuotomis Langerhanso salelėmis iš mirusių donorų. Kadangi taip pat parodome, kad ši netolygi sudėtis daugiausia susijusi su salelių dydžiu, tai reiškia, kad tokių eksperimentų rezultatai gali būti nevisiškai atspindėti." kaip yra gyvos kasos salelių struktūra ir funkcionavimas. Tai gali būti svarbu viskam – nuo ​​salelių transplantacijos 1 tipo diabetui gydyti iki tyrimų, kuriais bandoma sukurti Langerhanso salas iš kamieninių ląstelių.

Būsimų studijų pagrindas

Mokslininkų komanda dabar ir toliau sieks išsiaiškinti, ar jų metodai gali būti naudojami siekiant nustatyti, ar kitų tipų kasos ląstelės taip pat yra susijusios su salelių formavimu anksčiau nežinomu būdu. Be to, jie ištirs, ar pelių modeliuose viskas yra panaši, o tai gali turėti įtakos pelių naudojimui ikiklinikiniams diabeto tyrimams.

„Metodai ir duomenys, kuriuos dabar skelbiame, gali būti svarbus būsimų žmonių medžiagos tyrimų pagrindas, siekiant geriau suprasti, kas vyksta kasoje, kai vystosi 1 ir 2 tipo diabetas, taip pat ir tokios ligos kaip kasos vėžys“, – sako Ulfas Ahlgrenas.

Rezultatai paskelbti žurnale Nature Communications. Straipsnio autoriai yra Joakim Lehrstrand, Wayne Davies, Max Hahn, Tomas Alanentalo ir Ulf Ahlgren, visi iš Umeå universiteto Medicinos ir transliacinės biologijos katedros, ir Olle Korsgren iš Upsalos universiteto Imunologijos, genetikos ir patologijos katedros.

Šaltiniai: