Celulele transplantate de diabet de tip 1 ar trebui să regleze nivelul zahărului din sânge - spectrul științei
Diabet de tip 1: celulele transplantate ar trebui să regleze nivelul zahărului din sânge
Persoanele cu diabet de tip 1 nu mai pot produce insulină singure și, prin urmare, trebuie să injecteze hormonul după cum este necesar. O echipă condusă de medicul Divyansh Agarwal de la Universitatea din Pennsylvania a dezvoltat acum o nouă metodă de transplantare a celulelor din pancreas care produc hormonul la animalele cu diabet. Cercetătorii au plasat celule producătoare de insulină, așa-numitele celule insulare, de la donatori de animale sau de oameni sub pielea șoarecilor și a maimuțelor, încorporate într-o matrice specială nouă. Timp de mai bine de doi ani, o maimuță a reușit să-și regleze în mod optim nivelul zahărului din sânge, relatează echipa în revista „Nature Metabolism”.
Hormonul insulină scade nivelul zahărului din sânge prin mutarea zahărului din sânge în celule. Cu toate acestea, la diabeticii de tip 1, sistemul imunitar distruge celulele producătoare de insulină, motiv pentru care nivelul zahărului din sânge este permanent prea ridicat. Este deja posibil astăzi să transplantăm celule insulare producătoare de insulină - numite și insule Langerhans - în cei afectați. Pentru a face acest lucru, celulele sunt izolate de pancreasul pacientului sau de cel al unui donator și introduse în ficatul pacientului. Acolo se integrează în țesut și produc insulină și omologul său, glucagon. La persoanele care au trebuit să li se elimine pancreasul din cauza unei tumori, această terapie funcționează relativ bine, deoarece puteți introduce propriile celule insulare sănătoase în ele. Cu toate acestea, ficatul nu este locul ideal pentru celulele glandei; nu supraviețuiesc acolo mult timp și poate apărea inflamație. În plus, o astfel de intervenție este consumatoare de timp și riscantă.
Ar fi mult mai ușor să transplantăm celulele donatoare direct sub pielea destinatarului. În plus, medicii ar putea controla mai bine dacă există complicații și pot elimina rapid transplanturile, dacă este necesar.
Numere și fapte despre diabet
Aproximativ șapte milioane de persoane din Germania sunt afectate în prezent de diabetul zaharat - cunoscut colocvial drept diabet. Nivelul zahărului din sânge este permanent ridicat. Acest lucru dăunează vaselor și diferitelor organe. Cercetătorii de la Centrul German pentru Cercetarea Diabetului estimează că până la douăsprezece milioane de persoane ar putea suferi de boala metabolică în 2040.
Există în principal două forme: Diabetul de tip 1 este cel mai rar. Apare de obicei în copilărie și adolescență. Propriul sistem imunitar atacă celulele producătoare de insulină din pancreas. Drept urmare, nu mai pot produce insulină. Oamenii sub Diabetul de tip 2 poate produce insulină. Cu toate acestea, celulele corpului nu mai reacționează la acesta. Pancreasul încearcă să compenseze acest lucru eliberând din ce în ce mai multă insulină. Cu toate acestea, din ce în ce mai puțin zahăr pătrunde în celulele corpului. De regulă, boala nu apare decât după vârsta de 40 de ani, dar persoanele mai tinere sunt și ele din ce în ce mai afectate. În plus față de predispoziția genetică, lipsa exercițiilor fizice și supraponderabilitatea cresc riscul apariției acestui lucru.
Celulele insulelor trăiesc mai mult într-un pat de colagen
În pancreas, celulele care produc insulină și glucagon sunt încorporate într-o matrice de fibre proteice, colagenii. Acestea sunt o parte importantă a țesutului conjunctiv și se găsesc în piele, oase, dinți, cartilaj, tendoane și ligamente ale tuturor mamiferelor. Studiile anterioare au arătat că un strat din aceste proteine ajută celulele insulelor să supraviețuiască mai mult. Pe baza acestor cunoștințe, echipa de la Universitatea din Pennsylvania a proiectat o matrice specială de colagen. Acest lucru l-a adăugat la o combinație de nutrienți care a făcut ca insulele din vasul de cultură să fie deosebit de confortabile.
În primul rând, cercetătorii și-au testat noua metodă pe aproximativ 100 de șoareci care suferă de diabet. Au plasat celule insulare încorporate în matrice de la alți șoareci, porci sau oameni sub piele în abdomen. Și într-adevăr: animalele au putut acum să își regleze singuri glicemia. Examinarea probelor de țesut a arătat că celulele insulelor străine au crescut bine și au produs în medie hormonii doriți pentru mai mult de 100 de zile. Dacă medicii au întrerupt din nou transplanturile, nivelul de zahăr al rozătoarelor a crescut din nou la niveluri nesănătoase.
În etapa următoare, cercetătorii au ales un model animal care seamănă mai mult cu oamenii: macacul care mănâncă crab (Macaca fascicularis). Au eliminat pancreasul a două animale, ceea ce duce la diabetul de tip 1. Apoi, fiecăruia dintre cele două animale i s-au dat propriile celule de insulă, inclusiv o matrice specială. Una dintre maimuțe nu a avut nevoie de insulină străină timp de aproximativ 800 de zile pentru a-și regla nivelul de zahăr din sânge la un nivel sănătos; abia atunci s-a ridicat din nou. Grupul de lucru suspectează că s-ar putea datora faptului că animalul s-a îngrășat. Sau au rămas prea puține celule insulare după ce au îndepărtat părți ale țesutului de la el pentru scopuri de examinare la ceva timp după transplant.
A doua maimuță a fost dependentă de injecțiile zilnice de insulină în ciuda transplantului. Medicii explică acest lucru prin faptul că, după ce i s-a îndepărtat pancreasul, i-au administrat și o substanță chimică care trebuia să distrugă celulele insulei rămase. Poate, așa scrie ei, medicamentul a avut încă un efect și, de asemenea, a otrăvit celulele transplantate. În plus, animalul avea mai puține celule insulare și a fost transplantat decât celălalt.
Cu toate acestea, cercetătorii concluzionează, rezultatele au arătat că matricea nou dezvoltată a îmbunătățit supraviețuirea și funcția celulelor insulelor. Transplantarea pacienților sub piele în acest mod ar putea reprezenta o metodă simplă și sigură pentru tratarea diabetului de tip 1.
Nu revoluționar, dar valoros
Faptul că noua metodă a echipei funcționează aparent destul de bine la șoareci nu este o surpriză pentru Stefan Bornstein de la Spitalul Universitar Carl Gustav Carus din Dresda: „Cu animalele mici, multe sunt posibile”. Prin urmare, consideră că succesul cu un animal este destul de uimitor. Barbara Ludwig, șefa transplantului insulei - de altfel singurul centru de acest gen din toată Germania - la Spitalul Universitar din Dresda consideră că lucrarea este foarte impresionantă. Rareori vezi un studiu atât de amănunțit și cuprinzător, spune ea. Anii de muncă sunt în spatele ei. Chiar dacă ideea nu este nouă în sine, medicul superior evaluează studiul ca fiind o contribuție valoroasă.
„Celulele insulelor au nevoie de mult oxigen” (Stefan Bornstein, Spitalul Universitar Carl Gustav Carus din Dresda)
Potrivit lui Bornstein, cercetătorii încearcă să transplanteze celule insulare sub pielea animalelor de 40 până la 50 de ani. Dar: „Celulele insulelor au nevoie de mult oxigen”, spune directorul clinicii și policlinicii medicale. Majoritatea încercărilor anterioare au eșuat din această cauză. Deoarece țesutul de sub piele este slab alimentat cu sânge. În activitatea lor, grupul de cercetare nu descrie modul în care noua matrice asigură alimentarea cu oxigen a transplanturilor. Când a fost întrebat, autorul studiului Agarwal explică faptul că celulele din matrice supraviețuiesc mai mult. Ei închid anumite căi de semnalizare care, în mod normal, duc la moartea insulelor. În plus, se pare că ajută țesutul să formeze noi vase de sânge. Echipa vrea să investigheze exact cum funcționează acest lucru în studiile viitoare.
Ludwig își poate imagina că matricea face, în general, celulele mai robuste și, prin urmare, mai puțin predispuse la lipsa de oxigen. Acesta este deja un mare pas înainte. Cu toate acestea, trebuie verificat mai întâi dacă metoda funcționează și în țesutul uman. La urma urmei, corpul unei maimuțe este construit diferit de cel al unui om. „Acestea sunt animale sălbatice. Practic, constau doar din piele și mușchi ”, spune medicul. Oamenii au mult mai multe grăsimi sub piele. Mai mult, două animale nu sunt suficiente pentru a trage concluzii din acestea. Deci, primul lucru de făcut este să reproduceți rezultatele pe alte specimene.
„Acestea sunt animale sălbatice. Acestea constau practic doar din piele și mușchi «(Barbara Ludwig, șefă de transplant insular la Spitalul Universitar din Dresda)
În plus, trebuie verificat cu mare atenție dacă insulina provine efectiv din celulele transplantate sub piele sau din celulele insulare rămase ale pancreasului, spune medicul Bornstein. Faptul că autorii pot colora populații speciale de celule în țesut nu înseamnă că celulele sunt de fapt responsabile pentru producerea de hormoni care reglementează glicemia. Așadar, s-ar putea ca maimuța să nu aibă nevoie de insulină, deoarece pancreasul său nu a fost complet îndepărtat. Acest lucru ar explica, de asemenea, de ce tratamentul nu a funcționat cu celălalt animal.
Problemele rămân
Două probleme fundamentale cu transplantul de celule insulare nu sunt rezolvate prin noua metodă. În primul rând: animalele transplantate - și deci și oamenii - ar trebui să ia permanent medicamente imunosupresoare, astfel încât celulele străine să nu fie respinse de organism. În plus, diabetul de tip 1 este o boală autoimună în care sistemul imunitar al pacientului atacă deja propriile celule ale insulelor. Acest lucru trebuie prevenit, de exemplu prin protejarea celulelor transplantate de apărarea corpului, altfel ele renunță prea repede.
În al doilea rând: Deoarece maimuțele au transplantate doar celule insulare endogene, nu este clar dacă metoda ar putea funcționa cu celule donatoare străine sau surse alternative, cum ar fi celulele stem reprogramate. Deoarece: celulele donatoare umane sunt absolut puține, în special în Germania. Potrivit cifrelor din Deutsche Stiftung Organtansplantation, în Germania se efectuează în fiecare an aproximativ 95 de transplanturi de pancreas. Aproape 300 de pacienți așteaptă în prezent un organ donator.