Aizkuņģa dziedzera noslēpumu atklāšana: 3D attēlveidošana no jauna definē salu šūnu sadalījumu

Aizkuņģa dziedzera noslēpumu atklāšana: 3D attēlveidošana no jauna definē salu šūnu sadalījumu

Ūmeo universitātes pētniekiem ir izdevies mikroskopiskā izšķirtspējā attēlot visu cilvēka orgānu, aizkuņģa dziedzeri. Krāsojot dažādus šūnu tipus ar antivielām un pēc tam pārbaudot visu orgānu, izmantojot 3D optiskās attēlveidošanas metodes, to dati sniedz daļēji jaunu aizkuņģa dziedzera priekšstatu. Rezultātiem var būt liela nozīme diabēta izpētē, īpaši dažādu jaunu ārstēšanas metožu izstrādē.

Aizkuņģa dziedzeris ir galvenais orgāns diabēta attīstībā — slimība, ar kuru mūsdienās slimo vairāk nekā pusmiljards cilvēku. Tajā ir miljoniem mazu šūnu grupu, tā sauktās Langerhansas saliņas, kuru uzdevums ir regulēt cukura līmeni asinīs organismā. Saliņas satur galvenokārt beta un alfa šūnas, kas ražo attiecīgi hormonus insulīnu un glikagonu. Insulīns tiek izlaists asinsritē un darbojas kā atslēga, kas atslēdz ķermeņa šūnas, lai tās pēc ēdienreizes varētu absorbēt cukuru (glikozi), kas ir galvenais ķermeņa enerģijas veids. Glikagons savukārt atbrīvo glikozes krājumus, kad mums ir nepieciešama enerģija. Savukārt glikagons atbrīvo glikozes krājumus, kad šūnām nepieciešama enerģija. Šie divi šūnu veidi arī tieši sazinās viens ar otru, lai optimizētu pareizu glikozes līmeni organismā.

Gan insulīna, gan glikagona šūnas tika atklātas pirms vairāk nekā simts gadiem, un ilgu laiku tika uzskatīts, ka saliņām ir jābūt abu veidu šūnām, lai izveidotu pilnībā funkcionējošu vienību.

Ulfs Ahlgrēns, Medicīnas un tulkošanas bioloģijas katedras profesors

Grūti studēt

Tā kā Langerhansas saliņas veido tikai dažus procentus no aizkuņģa dziedzera, neskatoties uz to, ka ir tik daudz, vēsturiski ir bijis ļoti grūti tās pārbaudīt tieši aizkuņģa dziedzerī. Vairumā gadījumu pētniekiem ir nācies pārbaudīt audu sekcijas, kas nodrošina tikai ļoti mazas orgāna daļas 2D attēlu. Tagad Ūmeo pētnieki ir izmantojuši 3D optiskās metodes, kas var marķēt dažādus šūnu tipus ar fluorescējošas krāsas antivielām.

Viss orgāns mikroskopiskā izšķirtspējā

"Sadalot visu orgānu mazākos gabalos, mēs ļaujam antivielām nokļūt tur, kur tām jānokļūst. Tā kā mēs zinām, no kurienes nāk katrs gabals, tad pēc dažādu daļu skenēšanas varam "salikt atpakaļ kopā visu aizkuņģa dziedzeri". Tas ļauj mums veikt dažādus aprēķinus un izpētīt, kāda veida šūnas atrodas un kur tās atrodas 3D telpā, jo mēs zinām 3D koordinātas, to apjomu, formu un citus parametrus katram atsevišķam piesārņotajam objektam visā orgānā.

Jauns skatījums uz salu šūnām

Papildus jauniem datiem par to, kā insulīnu ražojošās šūnas tiek izplatītas aizkuņģa dziedzerī, pētnieki tagad parāda, ka glikagonu ražojošas šūnas nav sastopamas līdz pat 50% Langerhans saliņu, kurās ir insulīna šūnas. Tas ir pretstatā tam, kas tika uzskatīts iepriekš, kur tika uzskatīts, ka saliņās ir gan insulīnu, gan glikagonu ekspresējošie šūnu veidi ar vienu un to pašu saliņu.

Tas mums bija pārsteigums, un es uzskatu, ka šiem rezultātiem varētu būt liela nozīme diabēta izpētē. Pirmkārt, tas parāda, ka salām ir daudz nevienmērīgāks sastāvs vai šūnu struktūra, nekā tika uzskatīts iepriekš. Tas varētu nozīmēt, ka dažāda sastāva salas ir īpaši specializētas, lai reaģētu uz dažādiem signāliem un/vai darbotos dažādās vielmaiņas vidēs. Protams, mēs ļoti vēlamies to noskaidrot,” saka Ulfs Ahlgrēns.

"Otrkārt, liela daļa diabēta pētījumu tiek veikta uz izolētām Langerhans saliņām no mirušiem donoriem. Tā kā mēs arī parādām, ka šis nevienmērīgais sastāvs lielā mērā ir saistīts ar saliņu izmēru, tas nozīmē, ka šādu eksperimentu rezultāti var nebūt pilnībā atspoguļoti." kā ir uzbūvētas un funkcionē dzīvā aizkuņģa dziedzera saliņas. Tas varētu būt svarīgi visam, sākot no salu transplantācijas 1. tipa diabēta ārstēšanai līdz pētījumiem, kas mēģina izveidot Langerhans saliņas no cilmes šūnām.

Pamats turpmākajām studijām

Pētnieku komanda tagad turpinās darbu pie tā, vai viņu metodes var izmantot, lai noteiktu, vai arī citi aizkuņģa dziedzera šūnu veidi ir iesaistīti saliņu veidošanā iepriekš nezināmā veidā. Turklāt viņi pētīs, vai peles modeļos ir līdzīgas lietas, kas varētu ietekmēt peļu izmantošanu preklīniskajos diabēta pētījumos.

"Metodes un dati, ko mēs tagad publicējam, var būt svarīgs pamats turpmākiem pētījumiem par cilvēku materiāliem, lai labāk izprastu, kas notiek aizkuņģa dziedzerī 1. un 2. tipa diabēta attīstības laikā, kā arī tādās slimībās kā aizkuņģa dziedzera vēzis," saka Ulfs Ahlgrēns.

Rezultāti ir publicēti žurnālā Nature Communications. Raksta autori ir Joakim Lehrstrand, Wayne Davies, Max Hahn, Tomas Alanentalo un Ulf Ahlgren, visi no Ūmeo Universitātes Medicīnas un translācijas bioloģijas katedras, un Olle Korsgrēns no Upsalas Universitātes Imunoloģijas, ģenētikas un patoloģijas katedras.

Avoti: