Cercetătorii suedezi de la Universitatea Umeå au reuşit să obţină imagini ale unui pancreas uman întreg, la rezoluţie microscopică. Prin colorarea diferitelor tipuri de celule cu anticorpi şi apoi prin utilizarea tehnicilor optice de imagistică 3D pentru a studia întregul organ, datele lor oferă o imagine parţial nouă a pancreasului.
Rezultatele ar putea fi de mare importanţă pentru cercetarea în domeniul diabetului, în special pentru dezvoltarea diferitelor forme noi de tratament.
Studiul a fost publicat recent în revista Nature Communications.
Pancreasul este un organ-cheie pentru dezvoltarea diabetului, o boală care afectează în prezent peste o jumătate de miliard de oameni. Acesta conţine milioane de grupuri de celule mici, aşa-numitele insule pancreatice Langerhans, care au rolul de a regla nivelul de zahăr din sânge (glicemia) în organism.
Insula conţine în principal celule beta şi alfa care produc hormonii insulină şi, respectiv, glucagon. Insulina este secretată în fluxul sanguin şi acţionează ca o cheie pentru a debloca celulele organismului, astfel încât acestea să poată absorbi zahărul (glucoza) după o masă, principala formă de energie utilizată de organism.
Glucagonul, la rândul său, eliberează depozitele de glucoză atunci când avem nevoie de un aport de energie. Aceste două tipuri de celule comunică, de asemenea, direct între ele pentru a optimiza nivelul corect de glucoză din organism.
„Atât celulele de insulină, cât şi cele de glucagon au fost descoperite în urmă cu peste o sută de ani şi s-a crezut mult timp că insulele ar trebui să conţină ambele tipuri de celule pentru a forma o unitate pe deplin funcţională", spune Ulf Ahlgren, profesor la departamentul de biologie medicală şi translaţională.
Deoarece insulelele lui Langerhans reprezintă doar un mic procent din pancreas, chiar dacă apar în număr atât de mare, ele au fost, în mod tradiţional, foarte greu de studiat direct în pancreas.
În cele mai multe cazuri, cercetătorii au fost nevoiţi să studieze secţiuni de ţesut care oferă doar o imagine 2D a unei părţi foarte mici a organului.
Acum, cercetătorii de la Umeå au folosit tehnici optice 3D în care diferite tipuri de celule pot fi marcate cu anticorpi fluorescent coloraţi.
Iluminarea întregii mase de celule ß din pancreasul uman - o nouă perspectivă asupra insulelor lui Langerhans. Credit: Nature Communications (2024)
Întregul pancreas, la rezoluţie microscopică
„Prin divizarea întregului organ în părţi mai mici, permitem anticorpilor să ajungă acolo unde trebuie să ajungă. Deoarece ştim de unde provine fiecare piesă, putem apoi, după ce scanăm diferitele părţi în mod individual, să 'reasamblăm' din nou întregul pancreas cu ajutorul unui software de calculator. Asta ne permite să efectuăm o multitudine de calcule şi să studiem ce tipuri de celule sunt prezente, precum şi unde sunt situate în spaţiul 3D, deoarece cunoaştem coordonatele 3D, volumul, forma şi alţi parametri pentru fiecare obiect colorat din întregul organ", explică prof. Ahlgren.
Pe lângă noile date privind modul în care sunt distribuite celulele producătoare de insulină în pancreas, cercetătorii arată acum că celulele producătoare de glucagon nu sunt prezente în nu mai puţin de 50% din insulele lui Langerhans care conţin celule producătoare de insulină.
Acest lucru contravine cunoştinţelor de până acum, când se credea că insulele conţin în acelaşi timp atât tipuri de celule care exprimă insulină, cât şi glucagon.
Generarea de seturi de date volumetrice şi 3D-spaţiale ale distribuţiei complete a celulelor β în pancreasul uman. Credit: Nature Communications (2024)
„A fost o surpriză pentru noi şi cred că aceste rezultate pot fi de mare importanţă pentru cercetarea diabetului. În primul rând, arată că insulelele au o compoziţie sau o celularitate mult mai neuniformă decât se credea până acum. Acest lucru ar putea însemna că insuliţele de compoziţie diferită ar putea fi specializate în mod specific pentru a răspunde la semnale diferite şi/sau pentru a funcţiona în medii metabolice diferite. Bineînţeles, ne dorim cu adevărat să aflăm acest lucru", spune prof. Ahlgren.
„În al doilea rând, o mare parte din cercetările din domeniul diabetului se desfăşoară pe insuliţele lui Langerhans izolate de la donatori decedaţi. Deoarece arătăm, de asemenea, că această compoziţie inegală este în mare măsură legată de dimensiunea insulelor, înseamnă că rezultatele unor astfel de experimente pot să nu reflecte pe deplin modul în care sunt structurate şi funcţionează insulele în pancreasul viu. Acest lucru ar putea fi potenţial important pentru orice, de la transplanturile de insule în diabetul zaharat de tip 1 până la studiile care încearcă să producă insule de Langerhans din celule stem", mai precizează profesorul.
Baza pentru studii viitoare
Echipa de cercetare va continua acum să lucreze pentru a vedea dacă metodele lor pot fi folosite pentru a determina dacă şi alte tipuri de celule din pancreas contribuie la formarea insulelor într-un mod care nu a fost cunoscut până acum.
În plus, ei vor studia dacă acest lucru arată similar în modelele de şoareci, ceea ce ar putea afecta utilizarea şoarecilor pentru cercetarea preclinică a diabetului.
„Metodele şi datele pe care le publicăm acum vor putea constitui o bază importantă pentru viitoarele studii pe material uman, pentru a înţelege mai bine ce se întâmplă în pancreas în dezvoltarea diabetului zaharat de tip 1 şi de tip 2, dar şi pentru boli precum cancerul pancreatic", spune Ahlgren.
[ot-video] [/ot-video]
Iluminarea întregii mase de celule ß din pancreasul uman - o nouă perspectivă asupra insulelor Langerhans. Credit: Nature Communications (2024)
