Razkrivamo skrivnosti trebušne slinavke: 3D slikanje na novo opredeljuje porazdelitev celic otočkov

Razkrivamo skrivnosti trebušne slinavke: 3D slikanje na novo opredeljuje porazdelitev celic otočkov

Raziskovalcem z univerze Umeå je uspelo posneti celoten človeški organ, trebušno slinavko, v mikroskopski ločljivosti. Z obarvanjem različnih tipov celic s protitelesi in nato pregledovanjem celotnega organa s tehnikami 3D optičnega slikanja njihovi podatki zagotavljajo delno novo sliko trebušne slinavke. Rezultati so lahko zelo pomembni za raziskave sladkorne bolezni, predvsem pri razvoju različnih novih zdravljenj.

Trebušna slinavka je ključni organ pri razvoju sladkorne bolezni, bolezni, ki danes prizadene več kot pol milijarde ljudi. Vsebuje na milijone majhnih celičnih skupin, tako imenovanih Langerhansovih otočkov, katerih naloga je uravnavanje ravni krvnega sladkorja v telesu. Otočki vsebujejo predvsem beta in alfa celice, ki proizvajajo hormona inzulin oziroma glukagon. Insulin se sprosti v krvni obtok in deluje kot ključ, ki odklene telesne celice, da lahko po obroku absorbirajo sladkor (glukozo), glavno obliko energije v telesu. Glukagon pa sprosti zaloge glukoze, ko potrebujemo energijo. Glukagon pa sprosti zaloge glukoze, ko celice potrebujejo energijo. Ti dve vrsti celic tudi neposredno komunicirata med seboj, da optimizirata ustrezne ravni glukoze v telesu.

Inzulinske in glukagonske celice so odkrili pred več kot sto leti in dolgo je veljalo, da morajo otočki vsebovati obe vrsti celic, da tvorijo popolnoma funkcionalno enoto.

Ulf Ahlgren, profesor na oddelku za medicinsko in translacijsko biologijo

Težko za študij

Ker Langerhansovi otočki sestavljajo le nekaj odstotkov trebušne slinavke, čeprav so tako številni, jih je bilo skozi zgodovino zelo težko pregledati neposredno v trebušni slinavki. V večini primerov so raziskovalci morali pregledati dele tkiva, ki zagotavljajo samo 2D sliko zelo majhnega dela organa. Zdaj so raziskovalci Umeå uporabili 3D optične tehnike, ki lahko označijo različne vrste celic s fluorescentno obarvanimi protitelesi.

Cel organ v mikroskopski ločljivosti

"Z razbijanjem celotnega organa na manjše koščke omogočimo protitelesom, da pridejo tja, kamor morajo iti. Ker vemo, od kod prihaja vsak kos, lahko nato po skeniranju različnih delov posamično 'sestavimo celotno trebušno slinavko nazaj skupaj.' To nam omogoča, da izvajamo različne izračune in preučujemo, katere vrste celic so prisotne in kje se nahajajo v 3D-prostoru, saj poznamo 3D-koordinate, njihov volumen, obliko in druge parametre za vsak posamezen kontaminiran predmet v celotnem organu.«

Nov pogled na otoško celičnost

Poleg novih podatkov o tem, kako so celice, ki proizvajajo insulin, porazdeljene v trebušni slinavki, raziskovalci zdaj kažejo, da celice, ki proizvajajo glukagon, niso prisotne v do 50 % Langerhansovih otočkov, ki vsebujejo celice insulina. To je v nasprotju s prejšnjim mišljenjem, kjer naj bi otočki vsebovali celice, ki izražajo inzulin in glukagon, z istim otočkom.

To je bilo za nas presenečenje in verjamem, da bi lahko bili ti rezultati zelo pomembni za raziskave sladkorne bolezni. Prvič, kaže, da imajo otoki veliko bolj neenotno sestavo ali celičnost, kot se je prej mislilo. To bi lahko pomenilo, da so otoki različne sestave posebej specializirani za odziv na različne signale in/ali za delovanje v različnih presnovnih okoljih. Seveda si res želimo izvedeti,« pravi Ulf Ahlgren.

"Drugič, velik del raziskav sladkorne bolezni poteka na izoliranih Langerhansovih otočkih umrlih darovalcev. Ker tudi pokažemo, da je ta neenakomerna sestava v veliki meri povezana z velikostjo otočkov, to pomeni, da rezultati takih poskusov morda ne bodo popolnoma odsevni." kako so strukturirani in delujejo otočki v živi trebušni slinavki. To bi lahko bilo pomembno za vse, od presaditve otočkov za sladkorno bolezen tipa 1 do študij, ki poskušajo ustvariti Langerhansove otočke iz matičnih celic.

Podlaga za prihodnje študije

Raziskovalna skupina bo zdaj nadaljevala z delom na tem, ali je mogoče njihove metode uporabiti za ugotavljanje, ali so tudi druge vrste celic v trebušni slinavki vključene v nastanek otočkov na doslej neznan način. Poleg tega bodo raziskali, ali so stvari podobne pri mišjih modelih, kar bi lahko vplivalo na uporabo miši za predklinične raziskave sladkorne bolezni.

»Metode in podatki, ki jih zdaj objavljamo, so lahko pomembna osnova za prihodnje študije o človeškem materialu, da bi bolje razumeli, kaj se dogaja v trebušni slinavki med razvojem sladkorne bolezni tipa 1 in tipa 2, pa tudi pri boleznih, kot je rak trebušne slinavke,« pravi Ulf Ahlgren.

Rezultati so objavljeni v reviji Nature Communications. Avtorji članka so Joakim Lehrstrand, Wayne Davies, Max Hahn, Tomas Alanentalo in Ulf Ahlgren, vsi z Oddelka za medicinsko in translacijsko biologijo Univerze Umeå ter Olle Korsgren z Oddelka za imunologijo, genetiko in patologijo Univerze Uppsala.

Viri: