Трансплантираните клетки от диабет тип 1 трябва да регулират нивата на кръвната захар - спектър на науката
Диабет тип 1: трансплантираните клетки трябва да регулират нивата на кръвната захар
Хората с диабет тип 1 вече не могат сами да произвеждат инсулин и следователно трябва да инжектират хормона при необходимост. Екип, ръководен от лекаря Дивянш Агарвал от университета в Пенсилвания, сега разработи нов метод за трансплантация на клетки от панкреаса, които произвеждат хормона при животни, страдащи от диабет. Изследователите са поставили клетки, произвеждащи инсулин, така наречените островни клетки, от животински или човешки донори под кожата на мишки и маймуни, вградени в нова специална матрица. В продължение на повече от две години маймуна е успяла да регулира оптимално нивото на кръвната си захар, съобщава екипът в списание "Природен метаболизъм".
Хормонът инсулин понижава нивата на кръвната захар, като премества захарта от кръвта в клетките. При диабетици тип 1 обаче имунната система унищожава клетките, произвеждащи инсулин, поради което нивата на кръвната им захар са трайно твърде високи. Днес вече е възможно да се трансплантират островни клетки, произвеждащи инсулин - наричани още островчета на Лангерханс - на засегнатите. За целта клетките се изолират от собствения панкреас на пациента или този на донор и се въвеждат в черния дроб на пациента. Там те се интегрират в тъканта и произвеждат инсулин и неговия аналог, глюкагон. При хора, на които е трябвало да им бъде отстранен панкреасът поради тумор, тази терапия работи сравнително добре, защото можете да вмъкнете свои собствени, все още здрави островни клетки в тях. Черният дроб обаче не е идеалното място за клетките на жлезата; те не оцеляват там дълго и може да възникне възпаление. Освен това подобна намеса отнема много време и е рискована.
Би било много по-лесно да се трансплантират донорските клетки директно под кожата на реципиента. Освен това лекарите биха могли по-добре да контролират дали има усложнения и да отстранят трансплантациите бързо, ако е необходимо.
Числа и факти за диабета
В момента около седем милиона души в Германия са засегнати от захарен диабет - известен в разговорно изражение като диабет. Нивото на кръвната Ви захар е постоянно високо. Това уврежда съдовете и различните органи. Изследователи от Германския център за изследване на диабета изчисляват, че до дванадесет милиона души могат да страдат от метаболитно заболяване през 2040 г.
Има основно две форми: Диабет тип 1 е по-рядкото. Обикновено се среща в детска и юношеска възраст. Собствената имунна система атакува клетките на панкреаса, произвеждащи инсулин. В резултат на това те вече не могат да произвеждат инсулин. Хора под Диабет тип 2 може да произвежда инсулин. Клетките на тялото ви обаче вече не реагират на него. Панкреасът се опитва да компенсира това, като отделя все повече инсулин. Независимо от това, все по-малко захар попада в телесните клетки. Като правило болестта се появява едва след 40-годишна възраст, но по-младите хора също са все по-засегнати. В допълнение към генетичната предразположеност, липсата на упражнения и наднорменото тегло увеличават риска от това.
Островните клетки живеят по-дълго в колаген
В панкреаса клетките, които произвеждат инсулин и глюкагон, са вградени в матрица от протеинови влакна, колагените. Те са важна част от съединителната тъкан и се намират в кожата, костите, зъбите, хрущялите, сухожилията и връзките на всички бозайници. Предишни проучвания показват, че обвивката от тези протеини помага на островните клетки да оцелеят по-дълго. Въз основа на тези знания екипът от университета в Пенсилвания е проектирал специална колагенова матрица. Той го добави към комбинация от хранителни вещества, което направи островите в културното ястие особено удобни.
Първо, изследователите тестваха новия си метод върху около 100 мишки, страдащи от диабет. Те поставиха вградени в матрицата островни клетки от други мишки, прасета или хора под кожата в корема. И наистина: животните вече са могли сами да регулират кръвната си захар. Изследването на тъканни проби показа, че чуждите островни клетки са се разраснали добре и са произвеждали средно желаните хормони за повече от 100 дни. Ако лекарите отново прекъснат трансплантациите, нивото на захарта на гризачите отново се повиши до нездравословни нива.
В следващата стъпка изследователите са избрали животински модел, който е по-подобен на хората: макакът, който яде раци (Macaca fascicularis). Те премахнаха панкреаса на две животни, което води до диабет тип 1. След това на всяко от двете животни бяха дадени свои собствени островни клетки, включително специална матрица. Една от маймуните не се нуждае от чужд инсулин за около 800 дни, за да регулира нивото на кръвната си захар до здравословно ниво; чак тогава отново се издигна. Работната група подозира, че това може да се случи, защото животното е напълняло. Или останаха твърде малко островни клетки, след като бяха отстранили части от тъканта от него за целите на изследването известно време след трансплантацията.
Втората маймуна е била зависима от ежедневните инжекции на инсулин въпреки трансплантацията. Лекарите обясняват това с факта, че след отстраняването на панкреаса му са му дали и химикал, който трябва да убие останалите островни клетки. Може би, пишат те, лекарството все пак е имало ефект и също е отровило трансплантираните клетки. Освен това животното имаше по-малко островни клетки и бяха трансплантирани от останалите.
Независимо от това, заключават изследователите, резултатите показват, че новоразработената матрица подобрява оцеляването и функцията на островните клетки. Трансплантацията на пациенти под кожата по този начин може да представлява прост и безопасен метод за лечение на диабет тип 1.
Не революционен, но ценен
Фактът, че новият метод на екипа очевидно работи доста добре с мишки, не е изненада за Стефан Борнстейн от университетската болница "Карл Густав Карус" в Дрезден: "Много е възможно с малки животни." Затова той смята, че успехът с едно животно е доста удивителен. Барбара Лудвиг, ръководител на островната трансплантация - между другото единственият подобен център в цяла Германия - в университетската болница в Дрезден смята, че работата е много впечатляваща. Рядко виждате толкова задълбочено и изчерпателно проучване, казва тя. Години на работа стоят зад това. Дори идеята сама по себе си да не е нова, старшият лекар оценява проучването като ценен принос.
„Островните клетки се нуждаят от много кислород“ (Стефан Борнстейн, Университетска болница „Карл Густав Карус“ в Дрезден)
Според Борнщайн изследователите се опитват да трансплантират островни клетки под кожата на животните от 40 до 50 години. Но: „Островните клетки се нуждаят от много кислород“, казва директорът на медицинската клиника и поликлиника. Повечето предишни опити са се провалили поради това. Тъй като тъканта под кожата е слабо снабдена с кръв. В своята работа изследователската група не описва как новата матрица осигурява снабдяването с кислород на трансплантатите. Когато го попитат, авторът на изследването Агарвал обяснява, че клетките в матрицата оцеляват по-дълго. Те спират определени сигнални пътища, които обикновено водят до отмирането на островите. Освен това очевидно помага на тъканта да образува нови кръвоносни съдове. Екипът възнамерява да проучи как точно работи това в бъдещи проучвания.
Лудвиг може да си представи, че матрицата обикновено прави клетките по-здрави и следователно по-малко податливи на липса на кислород. Това вече е голяма крачка напред. Първо обаче трябва да се провери дали методът работи и в човешката тъкан. В крайна сметка тялото на маймуната е конструирано по различен начин от това на човешкото. „Това са диви животни. Те на практика се състоят само от кожа и мускули “, казва лекарят. Хората имат много повече мазнини под кожата си. Освен това две животни не са достатъчни, за да се правят заключения от тях. На първо място, важно е резултатите да бъдат възпроизведени върху други образци.
„Това са диви животни. Те се състоят практически само от кожа и мускули «(Барбара Лудвиг, ръководител на островна трансплантация в университетската болница в Дрезден)
Освен това трябва много внимателно да се провери дали действително инсулинът идва от клетките, трансплантирани под кожата, или от останалите островни клетки на панкреаса, казва лекарят Борнщайн. Фактът, че авторите могат да оцветят специални клетъчни популации в тъканта, не означава, че клетките всъщност са отговорни за производството на хормони, регулиращи кръвната захар. Така че може да се окаже, че маймуната не се нуждае от инсулин, тъй като панкреасът й не е напълно отстранен. Това също би обяснило защо лечението не е проработило с другото животно.
Проблемите остават
Два основни проблема с трансплантацията на островни клетки не се решават по новия метод. Първо: Трансплантираните животни - и по този начин и хората - ще трябва да приемат постоянно имуносупресивни лекарства, така че чуждите клетки да не бъдат отхвърлени от тялото. В допълнение, диабет тип 1 е автоимунно заболяване, при което имунната система на пациента вече атакува собствените островни клетки на тялото. Това трябва да се предотврати, например чрез предпазване на трансплантираните клетки от защитните сили на организма, в противен случай те твърде бързо се отказват.
Второ: Тъй като маймуните имат само трансплантирани ендогенни островни клетки, не е ясно дали методът може да работи с извънземни донорски клетки или алтернативни източници, като препрограмирани стволови клетки. Защото: Клетките на човешки донори са в дефицит, особено в Германия. Според данни от Deutsche Stiftung Organtansplantation в Германия всяка година се извършват около 95 трансплантации на панкреас. В момента почти 300 пациенти чакат донорски орган.