Dezvăluirea secretelor pancreasului: imagistica 3D redefinește distribuția celulelor insulare

Dezvăluirea secretelor pancreasului: imagistica 3D redefinește distribuția celulelor insulare

Cercetătorii de la Universitatea Umeå au reușit să imagineze un întreg organ uman, un pancreas, la rezoluție microscopică. Prin colorarea diferitelor tipuri de celule cu anticorpi și apoi prin examinarea întregului organ folosind tehnici de imagistică optică 3D, datele lor oferă o imagine parțial nouă a pancreasului. Rezultatele pot fi de mare importanță pentru cercetarea diabetului, în special în dezvoltarea diferitelor noi tratamente.

Pancreasul este un organ cheie în dezvoltarea diabetului, o boală care afectează astăzi peste jumătate de miliard de oameni. Conține milioane de grupuri de celule mici, așa-numitele insulițe Langerhans, a căror sarcină este de a regla nivelul zahărului din sânge din organism. Insulele conțin în principal celule beta și alfa, care produc hormonii insulină și, respectiv, glucagon. Insulina este eliberată în sânge și acționează ca o cheie care deblochează celulele corpului, astfel încât acestea să poată absorbi zahărul (glucoza), principala formă de energie a organismului, după masă. Glucagonul, la rândul său, eliberează rezervele de glucoză atunci când avem nevoie de energie. Glucagonul, la rândul său, eliberează rezervele de glucoză atunci când celulele au nevoie de energie. Aceste două tipuri de celule comunică, de asemenea, direct între ele pentru a optimiza nivelul adecvat de glucoză din organism.

Atât celulele de insulină, cât și cele de glucagon au fost descoperite cu peste o sută de ani în urmă și s-a crezut mult timp că insulele ar trebui să conțină ambele tipuri de celule pentru a forma o unitate complet funcțională.

Ulf Ahlgren, profesor, Departamentul de Biologie Medicală și Translațională

Greu de studiat

Deoarece insulele Langerhans alcătuiesc doar câteva procente din pancreas, deși sunt atât de numeroase, din punct de vedere istoric a fost foarte dificil să le examinăm direct în pancreas. În cele mai multe cazuri, cercetătorii au fost nevoiți să examineze secțiuni de țesut care oferă doar o imagine 2D a unei porțiuni foarte mici a organului. Acum, cercetătorii de la Umeå au folosit tehnici optice 3D care pot eticheta diferite tipuri de celule cu anticorpi colorați fluorescent.

Întregul organ în rezoluție microscopică

„Prin spargerea întregului organ în bucăți mai mici, le permitem anticorpilor să ajungă acolo unde trebuie. Deoarece știm de unde provine fiecare piesă, putem apoi, după scanarea diferitelor părți individual, „a pune întregul pancreas la loc”. Acest lucru ne permite să efectuăm o varietate de calcule și să studiem ce tipuri de celule sunt prezente și unde sunt situate în spațiul 3D, deoarece cunoaștem coordonatele 3D, volumul, forma și alți parametri ai fiecărui obiect contaminat în întregul organ.”

O nouă perspectivă asupra celularității insulei

Pe lângă noile date despre modul în care celulele producătoare de insulină sunt distribuite în pancreas, cercetătorii arată acum că celulele producătoare de glucagon nu sunt prezente în până la 50% din insulele Langerhans, care conțin celule de insulină. Acest lucru este în contrast cu ceea ce se credea anterior, unde se credea că insulițele conțin atât tipuri de celule care exprimă insulină, cât și glucagon cu aceeași insuliță.

Aceasta a fost o surpriză pentru noi și cred că aceste rezultate ar putea fi de mare importanță pentru cercetarea diabetului. În primul rând, arată că insulele au o compoziție sau o celularitate mult mai neregulată decât se credea anterior. Aceasta ar putea însemna că insulele de compoziție diferită sunt special specializate pentru a răspunde la semnale diferite și/sau pentru a funcționa în medii metabolice diferite. Bineînțeles că vrem foarte mult să aflăm”, spune Ulf Ahlgren.

„În al doilea rând, o mare parte din cercetările în diabet se desfășoară pe insulițe izolate de Langerhans de la donatori decedați. Deoarece arătăm, de asemenea, că această compoziție neuniformă este în mare măsură legată de dimensiunea insulelor, aceasta înseamnă că rezultatele unor astfel de experimente ar putea să nu reflecte pe deplin”. modul în care sunt structurate și funcționează insulele din pancreasul viu. Acest lucru ar putea fi important pentru orice, de la transplanturile de insulițe pentru diabetul de tip 1 până la studiile care încearcă să creeze insulițe de Langerhans din celule stem.

Baza pentru studii viitoare

Echipa de cercetare va continua acum să lucreze dacă metodele lor pot fi utilizate pentru a determina dacă alte tipuri de celule din pancreas sunt, de asemenea, implicate în formarea insulelor într-un mod necunoscut anterior. În plus, ei vor investiga dacă lucrurile sunt similare în modelele de șoareci, ceea ce ar putea avea un impact asupra utilizării șoarecilor pentru cercetarea preclinice a diabetului.

„Metodele și datele pe care le publicăm acum pot constitui o bază importantă pentru studiile viitoare asupra materialului uman pentru a înțelege mai bine ce se întâmplă în pancreas în timpul dezvoltării diabetului de tip 1 și tip 2, dar și în boli precum cancerul pancreatic”, spune Ulf Ahlgren.

Rezultatele sunt publicate în revista Nature Communications. Autorii articolului sunt Joakim Lehrstrand, Wayne Davies, Max Hahn, Tomas Alanentalo și Ulf Ahlgren, toți de la Departamentul de Biologie Medicală și Translațională de la Universitatea Umeå, și Olle Korsgren de la Departamentul de Imunologie, Genetică și Patologie de la Universitatea Uppsala.

Surse: