Трансплантовані клітини діабету 1 типу повинні регулювати рівень цукру в крові - спектр науки
Діабет 1 типу: трансплантовані клітини повинні регулювати рівень цукру в крові
Люди, які страждають на цукровий діабет 1 типу, більше не можуть самостійно виробляти інсулін, і тому їм доводиться вводити гормон за необхідності. Група під керівництвом лікаря Дів'янша Агарваля з Університету Пенсільванії зараз розробила новий метод трансплантації клітин підшлункової залози, які виробляють гормон у тварин, хворих на діабет. Дослідники помістили клітини, що виробляють інсулін, так звані острівцеві клітини донорів тварин або людини під шкіру мишей та мавп, вбудовані в новий тип спеціальної матриці. Більше двох років мавпа змогла оптимально регулювати рівень цукру в крові, повідомляє команда в журналі "Природний метаболізм".
Гормон інсулін знижує рівень цукру в крові, переміщуючи цукор з крові в клітини. Однак у діабетиків 1 типу імунна система руйнує клітини, що виробляють інсулін, саме тому рівень цукру в крові постійно занадто високий. Сьогодні вже можливо пересадити клітини острівців, що виробляють інсулін - також їх називають острівцями Лангерганса - на постраждалі. Для цього клітини ізолюють від власної підшлункової залози пацієнта або донора і вводять у печінку пацієнта. Там вони інтегруються в тканину і виробляють інсулін та його аналог - глюкагон. У людей, яким довелося видалити підшлункову залозу через пухлину, ця терапія працює відносно добре, оскільки ви можете вставити в них власні здорові клітини острівців. Однак печінка не є ідеальним місцем для клітин залоз; вони там не виживають довго, і може статися запалення. Крім того, таке втручання трудомістке та ризиковане.
Набагато легше було б пересадити донорські клітини безпосередньо під шкіру реципієнта. Крім того, лікарі могли б краще контролювати наявність ускладнень і швидко видаляти трансплантати, якщо це необхідно.
Цифри та факти про діабет
В даний час близько 7 мільйонів людей у Німеччині страждають на цукровий діабет - відомий у розмовній формі як діабет. Рівень цукру в крові постійно високий. Це пошкоджує судини та різні органи. Вчені з Німецького центру досліджень діабету підрахували, що до дванадцяти мільйонів людей можуть страждати метаболічною хворобою в 2040 році.
В основному є дві форми: Діабет 1 типу є рідкішим. Зазвичай це відбувається в дитячому та юнацькому віці. Власна імунна система атакує клітини підшлункової залози, що виробляють інсулін. В результаті вони більше не можуть виробляти інсулін. Люди під Діабет 2 типу може виробляти інсулін. Однак клітини вашого організму вже не реагують на це. Підшлункова залоза намагається це компенсувати, виділяючи все більше інсуліну. Тим не менше, все менше і менше цукру потрапляє в клітини організму. Як правило, хвороба з’являється лише після 40 років, але все частіше страждають і молоді люди. На додаток до генетичної схильності, відсутність фізичних вправ та надмірна вага збільшують ризик цього.
Клітини острівців довше живуть у шарі колагену
У підшлунковій залозі клітини, що виробляють інсулін та глюкагон, вбудовані в матрикс білкових волокон - колагенів. Вони є важливою частиною сполучної тканини і знаходяться в шкірі, кістках, зубах, хрящах, сухожиллях і зв’язках усіх ссавців. Попередні дослідження показали, що оболонка з цих білків допомагає клітинам острівців довше виживати. На основі цих знань команда з Університету Пенсільванії розробила спеціальну колагенову матрицю. Це додало його до поєднання поживних речовин, що зробило острови в культурі особливо комфортними.
Спочатку дослідники випробували свій новий метод на близько 100 мишах, які страждають на діабет. Вони помістили вкладені в матрицю острівцеві клітини інших мишей, свиней або людей під шкіру живота. І справді: тварини тепер могли самі регулювати рівень цукру в крові. Дослідження зразків тканин показало, що клітини чужорідних острівців добре росли і виробляли в середньому бажані гормони більше 100 днів. Якщо лікарі знову вирізали трансплантати, рівень цукру у гризунів знову піднявся до нездорового рівня.
На наступному етапі дослідники обрали модель тварини, яка більше схожа на людину: макака, що харчується крабами (Macaca fascicularis). Вони вилучили підшлункову залозу двох тварин, що призводить до діабету 1 типу. Потім кожному з двох тварин дали власні острівцеві клітини, включаючи спеціальний матрикс. Одна з мавп не потребувала чужорідного інсуліну протягом приблизно 800 днів, щоб регулювати рівень цукру в крові до здорового рівня; лише тоді він знову піднявся. Робоча група підозрює, що це могло бути через те, що тварина набрала вагу. Або залишилося занадто мало острівцевих клітин після того, як вони видалили з нього частини тканини для обстеження через деякий час після трансплантації.
Друга мавпа залежала від щоденних ін'єкцій інсуліну, незважаючи на трансплантацію. Лікарі пояснюють це тим, що після видалення підшлункової залози вони також ввели хімічну речовину, яка мала вбити інші клітини острівців. Можливо, так пишуть, препарат все-таки мав ефект, а також отруїв трансплантовані клітини. Крім того, тварина мала менше острівцевих клітин і була пересаджена, ніж інша.
Тим не менше, підсумовують дослідники, результати показали, що нещодавно розроблений матрикс покращив виживання та функцію острівцевих клітин. Трансплантація пацієнтів під шкіру таким способом може представляти собою простий і безпечний метод лікування діабету 1 типу.
Не революційний, але цінний
Той факт, що новий метод команди, мабуть, досить добре працює з мишами, не дивує Стефана Борнштейна з Університетської лікарні Карла Густава Каруса в Дрездені: "З дрібними тваринами можна багато чого". Тому він вважає успіх з однією твариною досить вражаючим. Барбара Людвіг, керівник трансплантації острова - до речі, єдиного такого центру у всій Німеччині - у Дрезденській університетській лікарні вважає, що робота дуже вражає. Ви рідко бачите таке ретельне та всебічне дослідження, каже вона. Роки роботи за цим. Навіть якщо ідея сама по собі не нова, старший лікар оцінює дослідження як цінний внесок.
"Острівцевим клітинам потрібно багато кисню" (Стефан Борнштейн, Університетська лікарня Карла Густава Каруса в Дрездені)
За словами Борнштейна, дослідники намагаються пересадити острівкові клітини під шкіру тварин протягом 40-50 років. Але: "Острівцевим клітинам потрібно багато кисню", - каже директор медичної клініки та поліклініки. Більшість попередніх спроб зазнали невдачі через це. Оскільки тканини під шкірою погано забезпечуються кров’ю. У своїй роботі дослідницька група не описує, як нова матриця забезпечує надходження кисню до трансплантатів. На запитання, автор дослідження Агарвал пояснює, що клітини в матриксі виживають довше. Вони перекривають певні сигнальні шляхи, які зазвичай ведуть до відмирання островів. Крім того, очевидно, це допомагає тканині утворювати нові кровоносні судини. Команда хоче дослідити, як саме це працює в подальших дослідженнях.
Людвіг може уявити, що матрикс, як правило, робить клітини більш міцними і, отже, менш схильними до нестачі кисню. Це вже великий крок вперед. Однак спочатку слід перевірити, чи діє метод також у тканинах людини. Зрештою, тіло мавпи побудовано інакше, ніж тіло людини. “Це дикі тварини. Вони практично складаються лише зі шкіри та м’язів », - каже лікар. У людей набагато більше жиру під шкірою. Більше того, двох тварин недостатньо, щоб зробити з них висновки. Отже, перше, що потрібно зробити, це відтворити результати на інших зразках.
“Це дикі тварини. Вони складаються практично лише зі шкіри та м’язів »(Барбара Людвіг, керівник відділу трансплантації островів в Університетській лікарні Дрездена)
Крім того, потрібно дуже ретельно перевірити, чи насправді інсулін надходить із клітин, трансплантованих під шкіру, або з інших острівцевих клітин підшлункової залози, каже лікар Борнштейн. Той факт, що автори можуть забарвити особливі клітинні популяції в тканині, не означає, що клітини насправді відповідають за вироблення гормонів, що регулюють рівень цукру в крові. Тож могло статися так, що мавпі не потрібен був інсулін, оскільки її підшлункова залоза була видалена не повністю. Це також пояснювало б, чому лікування не спрацювало для іншої тварини.
Проблеми залишаються
Дві основні проблеми трансплантації острівцевих клітин новим методом не вирішені. По-перше: пересадженим тваринам - і, отже, також людям - доведеться приймати імунодепресивні препарати на постійній основі, щоб чужорідні клітини не відторгнулися організмом. Крім того, діабет 1 типу - це аутоімунне захворювання, при якому імунна система пацієнта вже атакує власні острівкові клітини організму. Цього слід запобігти, наприклад, захищаючи пересаджені клітини від захисних сил організму, інакше вони занадто швидко здаються.
По-друге: Оскільки мавпам трансплантували лише власні острівкові клітини організму, незрозуміло, чи може метод працювати з чужорідними донорськими клітинами або альтернативними джерелами, такими як перепрограмовані стовбурові клітини. Тому що: Донорські клітини людини абсолютно не вистачає, особливо в Німеччині. За даними Deutsche Stiftung Organtansplantation, у Німеччині щороку виконують близько 95 трансплантацій підшлункової залози. На даний час майже 300 пацієнтів чекають на донорський орган.