Функция бета клеток поджелудочной железы

Сахарный диабет 1-го типа развивается в результате поражения бета-клеток поджелудочной железы, вырабатывающих инсулин. Недостаток инсулина, отвечающего за перенос глюкозы внутрь клеток, является причиной повышения уровня глюкозы в кровотоке. Практически единственный способ терапии этого заболевания – пожизненное введение инсулина – не гарантирует отсутствия осложнений, а иногда и вызывает их.

Во всем мире ведутся поиски альтернативных способов лечения этого аутоиммунного заболевания: от совершенствования лекарственных форм препаратов инсулина до технологий пересадки донорских бета-клеток.

Однако перспектива реакции отторжения при трансплантации донорского органа или ткани требует последующего пожизненного подавления иммунной системы. Поэтому ученые работают над созданием бета-клеток из собственных клеток пациента

Вверху на изображении: островок Лангерганса поджелудочной железы крысы. Инсулин окрашен антителами в зеленый цвет, ДНК клеточных ядер – красителем DAPI в синий, глюкагон (гормон альфа-клеток островков Лангерганса) – в красный. Лазерная сканирующая конфокальная микроскопия

Исследователи во главе с Мартином Фассенеггером (Martin Fussenegger) из Швейцарской высшей технической школы Цюриха воспроизвели in vitro естественный процесс созревания бета-клеток поджелудочной железы. Для этого они взяли клетки жировой ткани донора и репрограммировали их в индуцированные плюрипотентные стволовые клетки. Затем ввели в эти клетки плазмиды, содержащие сложные генно-инженерные конструкции, – фактически, искусственно созданную генетическую программу, реализация которой должна точно воссоздавать природную динамику ключевых биохимических факторов, направляющих созревание бета-клеток.

Центральное место в процессе созревания бета-клеток занимают факторы роста Ngn3, Pdx1 и MafA. Изменение концентрации каждой из этих молекул происходит в соответствии с определенной закономерностью – например, MafA появляется только на четвертый день, затем его концентрация резко возрастает и остается на высоком уровне. Изменения концентрации Ngn3 и Pdx1 подчинены еще более сложным «сценариям».

До сих пор ученые побуждали клетки созревать в определенные типы, в том числе в бета-клетки поджелудочной железы, путем механического добавления к ним необходимых химических соединений и сигнальных молекул – с помощью пипетки.

Эффективность такого способа составляет около 25%: очень трудно добавлять правильные количества всех субстанций в нужное время с соблюдением всех динамических параметров, а клетка очень чувствительна к малейшим отклонениям от природной программы.

С помощью новой технологии удалось успешно трансформировать 75% клеток, которые так же, как «настоящие» бета-клетки, в присутствии глюкозы производят инсулин – хотя и в меньшем количестве.

Главной проблемой клинического применения таких клеток является проблема безопасности. Из-за риска развития опухоли во многих странах запрещено использование в медицинской практике индуцированных плюрипотентных стволовых клеток; запрещено и использование вирусных векторов, необходимых для перепрограммирования клеток, – из-за опасности возникновения рекомбинантных вирусов, способных размножаться.

Однако по мнению ученых, использование искусственных генетических программ снижает риски. В любом случае эта работа – еще один шаг к успеху развития клеточных технологий и регенеративной медицины в целом.

Фото: https://commons.wikimedia.org

Ещё одна надежда затеплилась для диабетиков 1 типа. Ученые обнаружили, что большая часть инсулин-продуцирующих клеток не погибает, а просто находится в состоянии покоя. Ранее ученые считали, что сахарный диабет 1 типа развивается после потери/гибели 90 процентов инсулинопродуцирующих клеток. Но новое исследование показывает, что это справедливо только для маленьких детей. При диагнозе диабета от шести лет и старше, присутствует все еще достаточно много клеток, но они просто перестают функционировать. Исследователи из Университета Эксетера (University of Exeter Medical School) считают, что в последствии возможно пробудить неактивные клетки и излечить болезнь.

“Это невероятно захватывающее исследование и оно может открыть двери для новых методов лечения молодых людей, у которых развивается сахарный диабет”, говорит профессор Ноэль Морган Медицинская школа Университета Эксетера (Professor Noel Morgan University of Exeter Medical School) “Ранее считалось, что подростки с диабетом 1-го типа теряют около 90 процентов своих бета-клеток, но исследовав их поджелудочные железы, мы обнаружили, что это не так. На самом деле, те кому установили диагноз в подростковом возрасте все еще имеют множество бета-клетки – это говорит о том, что клетки находятся в состоянии покоя. Если мы сможем найти способ реактивировать эти клетки так, чтобы они возобновили выделение инсулина, мы сможем замедлить или даже повернуть вспять прогрессирование этой ужасной болезни “.

Британская команда работала с учеными из Университета Осло, проанализировав почти 400 образцов поджелудочной железы от людей с сахарным диабетом 1 типа. Образцы дали первые доказательства, что дети, которым был поставлен диагноз диабета типа 1 в возрасте шести лет или младше подверглись более агрессивной форме заболевания. Состояние, известное, как инсулит, представляющий воспалительный процесс, убило ПОЧТИ все инсулин-продуцирующие бета-клетки в поджелудочной железе маленьких детей. Но само прогрессирование заболевания не радикально отличается от развития заболевания у старших подростков, которые сохранили неожиданно большое число бета-клеток. На момент постановки диагноза сохраняется до 50% бета-клеток, хотя они и потеряли свою функциональность.Теперь, когда ученые знают, что инсулин продуцирующие клетки не погибают, а становятся неактивными, они могут начать искать способы активировать их функциональность.

Ранее в этом году учёные MIT и Гарвардского университета доказали, что возможно излечение диабета 1 типа в течение шести месяцев у животных при переливании миллионов продуцирующих инсулин клеток. Новое исследование означает что учёные и врачи ближе, чем когда-либо для того чтобы отказаться от ежедневных инъекции инсулина.

Соавтор исследования Д-р Сара Ричардсон из Медицинской школы Университета Эксетера /Dr Sarah Richardson, of the University of Exeter Medical School/: “Для того чтобы достичь эффективности исследования, мы должны понять основные причины заболевания. Наш следующий шаг выяснить, почему диабет прогрессирует по-разному у детей младшего и страшего возраста, с целью понять, как мы могли бы более эффективно лечить обе группы.”