Desvendando os segredos do pâncreas: imagens 3D redefinem a distribuição das células das ilhotas

Desvendando os segredos do pâncreas: imagens 3D redefinem a distribuição das células das ilhotas

Pesquisadores da Universidade de Umeå conseguiram obter imagens de um órgão humano inteiro, um pâncreas, em resolução microscópica. Ao corar diferentes tipos de células com anticorpos e depois examinar todo o órgão usando técnicas de imagem óptica 3D, os seus dados fornecem uma imagem parcialmente nova do pâncreas. Os resultados podem ser de grande importância para a pesquisa do diabetes, especialmente no desenvolvimento de diversos novos tratamentos.

O pâncreas é um órgão chave no desenvolvimento da diabetes, uma doença que afecta hoje mais de meio bilhão de pessoas. Contém milhões de pequenos grupos de células, as chamadas ilhotas de Langerhans, cuja função é regular os níveis de açúcar no sangue no corpo. As ilhotas contêm principalmente células beta e alfa, que produzem os hormônios insulina e glucagon, respectivamente. A insulina é liberada na corrente sanguínea e atua como uma chave que desbloqueia as células do corpo para que possam absorver o açúcar (glicose), a principal forma de energia do corpo, após uma refeição. O glucagon, por sua vez, libera reservas de glicose quando precisamos de energia. O glucagon, por sua vez, libera reservas de glicose quando as células precisam de energia. Esses dois tipos de células também se comunicam diretamente entre si para otimizar os níveis adequados de glicose no corpo.

As células de insulina e de glucagon foram descobertas há mais de cem anos e durante muito tempo acreditou-se que as ilhotas deveriam conter ambos os tipos de células para formar uma unidade totalmente funcional.

Ulf Ahlgren, Professor, Departamento de Biologia Médica e Translacional

Difícil de estudar

Como as ilhotas de Langerhans constituem apenas uma pequena porcentagem do pâncreas, apesar de serem tão numerosas, tem sido historicamente muito difícil examiná-las diretamente no pâncreas. Na maioria dos casos, os pesquisadores tiveram que examinar seções de tecido que fornecem apenas uma imagem 2D de uma porção muito pequena do órgão. Agora, os pesquisadores de Umeå usaram técnicas ópticas 3D que podem rotular diferentes tipos de células com anticorpos coloridos fluorescentes.

Órgão inteiro em resolução microscópica

“Ao quebrar o órgão inteiro em pedaços menores, permitimos que os anticorpos cheguem onde precisam. Como sabemos de onde vem cada pedaço, podemos então, depois de escanear as diferentes partes individualmente, ‘remontar todo o pâncreas’. Isto permite-nos realizar uma variedade de cálculos e estudar que tipos de células estão presentes e onde estão localizadas no espaço 3D, pois conhecemos as coordenadas 3D, o seu volume, forma e outros parâmetros para cada objeto contaminado em todo o órgão.”

Nova perspectiva sobre a celularidade insular

Além de novos dados sobre como as células produtoras de insulina estão distribuídas no pâncreas, os investigadores mostram agora que as células produtoras de glucagon não estão presentes em até 50% das ilhotas de Langerhans, que contêm células de insulina. Isto contrasta com o que se pensava anteriormente, onde se pensava que as ilhotas continham tipos de células que expressam insulina e glucagon com a mesma ilhota.

Isto foi uma surpresa para nós e acredito que estes resultados poderão ser de grande importância para a investigação da diabetes. Primeiro, mostra que as ilhas têm uma composição ou celularidade muito mais irregular do que se pensava anteriormente. Isto pode significar que ilhas de diferentes composições são especificamente especializadas para responder a diferentes sinais e/ou para operar em diferentes ambientes metabólicos. É claro que queremos muito descobrir”, diz Ulf Ahlgren.

"Em segundo lugar, grande parte da investigação sobre diabetes é conduzida em ilhotas isoladas de Langerhans de doadores falecidos. Como também mostramos que esta composição desigual está largamente relacionada com o tamanho das ilhotas, isto significa que os resultados de tais experiências podem não ser totalmente reflexivos." como as ilhotas do pâncreas vivo são estruturadas e funcionam. Isto poderia ser potencialmente importante para tudo, desde transplantes de ilhotas para diabetes tipo 1 até estudos que tentam criar ilhotas de Langerhans a partir de células-tronco.

Base para estudos futuros

A equipa de investigação continuará agora a trabalhar para saber se os seus métodos podem ser usados ​​para determinar se outros tipos de células do pâncreas também estão envolvidos na formação das ilhotas de uma forma até então desconhecida. Além disso, eles investigarão se as coisas são semelhantes em modelos de camundongos, o que poderia impactar o uso de camundongos para pesquisas pré-clínicas sobre diabetes.

“Os métodos e dados que publicamos agora podem constituir uma base importante para estudos futuros em material humano para compreender melhor o que acontece no pâncreas durante o desenvolvimento da diabetes tipo 1 e tipo 2, mas também em doenças como o cancro do pâncreas”, diz Ulf Ahlgren.

Os resultados são publicados na revista Nature Communications. Os autores do artigo são Joakim Lehrstrand, Wayne Davies, Max Hahn, Tomas Alanentalo e Ulf Ahlgren, todos do Departamento de Biologia Médica e Translacional da Universidade de Umeå, e Olle Korsgren do Departamento de Imunologia, Genética e Patologia da Universidade de Uppsala.

Fontes: