Да ли „квалитет“ β ћелија може одредити да ли ћете развити дијабетес?

Ако вам се чини да све више људи које познајете пати од дијабетеса, у праву сте. Епидемија дијабетеса се не назива епидемијом тек тако: Према Америчком удружењу за дијабетес, више од 10% становништва САД - око 38,4 милиона људи - имало је дијабетес у 2021. години, а сваке године се дијагностикује још 1,2 милиона људи.

Дијабетес типа 2 се развија када тело постане отпорно на инсулин, хормон који помаже у регулисању нивоа глукозе у крви. Инсулин производе панкреасне β-ћелије, а код дијабетеса типа 2 оне повећавају производњу инсулина у покушају да нормализују ниво шећера, али чак ни то није довољно и β-ћелије се на крају исцрпљују. Због своје кључне улоге, функционална маса β-ћелија – то јест, њихов укупан број и способност функционисања – одређује ризик од развоја дијабетеса.

Међутим, β-ћелије нису једнообразне чак ни код исте особе – подељене су на подтипове, од којих се сваки разликује по секреторној активности, преживљавању и способности деобе. Другим речима, сваки подтип β-ћелија има другачији „ниво кондиције“ – и што је виши, то боље. Како се дијабетес развија, мењају се пропорције неких подтипова β-ћелија. Али кључно питање остаје: да ли дијабетес мења састав и стање β-ћелија или су управо те промене те које доводе до болести?

Ту долазе до изражаја научници Гуоћијанг Гу, Емили Хоџис и Кен Лау са Универзитета Вандербилт. Њихов недавни рад, објављен у часопису Nature Communications, представља корак ка разумевању да ли се функционална маса β ћелија може повећати како би се смањио ризик од дијабетеса типа 2. Гу и Лау су професори ћелијске и развојне биологије, а Хоџис је ванредни професор биохемије.

Проучавање подтипова β-ћелија није лак задатак. Најчешћа метода која се користи је „терминална анализа узорака на нивоу појединачних ћелија“, што значи да научници могу проучавати одређене β-ћелије само једном — и само када су потпуно развијене. Ово нам не дозвољава да пратимо развој истог подтипа ћелија у различитим фазама: диференцијација, сазревање, деоба, старење, смрт итд. Могућност да их посматрамо у свим фазама пружила би боље разумевање како се стање ћелија мења током времена или под различитим физиолошким условима.

Да би превазишли ово ограничење, Гу, Хоџис и Лау су развили метод за трајно обележавање ћелија прогенитора које дају β ћелије различитим комбинацијама експресије гена. Ове ознаке су омогућиле истраживачима да прате исте подтипове β ћелија у различитим фазама развоја и да са већим поуздањем одговоре на фундаментална питања.

Њихово истраживање је довело до три главна открића:

1. Прогениторске ћелије које формирају β ћелије са различитим генетским маркерима у мишјим ембрионима доводе до подтипова β ћелија са различитим степеном „способности“ код одраслих мишева. Ово помаже да се разуме како се подтипови формирају и како се овај процес може манипулисати у будућности како би се повећао удео „здравих“ β ћелија и смањио ризик од дијабетеса.
2. Исхрана женки мишева током трудноће директно утиче на однос високо функционалних и ниско функционалних β-ћелија код потомства. На пример, ако се мајка храни храном богатом мастима и гојазна је, њено потомство има мање β-ћелија које детектују глукозу. Овај модел потврђује да гојазност мајке повећава ризик од дијабетеса код потомства. Ово даје лекарима и истраживачима боље разумевање улоге наслеђа и здравља мајке.
3. Подтипови β-ћелија идентификовани код мишева имају аналоге у људском панкреасу. Штавише, подтип који има највећу кондицију код људи је смањен код пацијената са дијабетесом типа 2. Иако се сви налази на животињама не могу директно применити на људе, резултати указују на то да модели на мишевима могу бити корисни за разумевање људске биологије и дијабетеса.

Истраживачи сада планирају да проуче како се тачно епигенетски обрасци (горе поменути маркери експресије гена) формирају и одржавају у различитим подтиповима β-ћелија и како њихов поремећај утиче на ћелијску функцију.

„Са овим и другим истраживањима, у будућности би могло бити могуће развити дијететски додатак за труднице који смањује ризик од дијабетеса код детета“, каже Гу.

Остала су и друга важна питања: да ли је могуће, на пример, побољшати функционални квалитет β-сличних ћелија изведених из људских ембрионалних матичних ћелија модулирањем метилације ДНК (једног од епигенетских маркера)? Ако јесте, да ли би се такве β-ћелије могле користити у трансплантационој терапији, у којој се пацијентима са дијабетесом типа 2 трансплантирају β-ћелије са високим нивоом кондиције?

Одговори на ова питања тек треба да се пронађу.