Οι νησίδες του παγκρέατος είναι μίνι όργανα -έχουμε εκατοντάδες χιλιάδες από αυτές και κάθε νησίδα έχει πολλά κύτταρα- που παράγουν και απελευθερώνουν ινσουλίνη και άλλες πεπτιδικές ορμόνες για να ελέγχουν τα επίπεδα της γλυκόζης στο αίμα μας. Αν και διάφορες μελέτες έχουν εξετάσει στο παρελθόν τον τρόπο με τον οποίο τα παγκρεατικά κύτταρα επικοινωνούν μεταξύ τους, η ακριβής φύση αυτών των χημικών σημάτων έχει παραμείνει αδιευκρίνιστη.
Σε μια νέα μελέτη, οι ερευνητές μέτρησαν ένα νέο σύνολο μορίων για να προσδιορίσουν πώς αλλάζουν τα κύτταρα των νησίδων σε υγιείς ανθρώπους και διαβητικούς τύπου 2, ώστε να εντοπίσουν θεραπευτικούς στόχους.
Οι παγκρεατικές νησίδες Langerhans είναι συστάδες κυττάρων που βοηθούν στον έλεγχο των επιπέδων γλυκόζης κυρίως μέσω δύο διακριτών ορμονών: τα κύτταρα που παράγουν ινσουλίνη μειώνουν τα επίπεδα γλυκόζης και τα κύτταρα που παράγουν γλυκαγόνη αυξάνουν τα επίπεδα γλυκόζης στο αίμα.
Εκτός από τις ορμόνες ινσουλίνης και γλυκαγόνης, τα κύτταρα των νησίδων χρησιμοποιούν επίσης άλλα μόρια σηματοδότησης που τους επιτρέπουν να επικοινωνούν μεταξύ τους για να συγχρονίσουν τις δραστηριότητές τους.
«Μια νησίδα μπορεί να αποτελείται από μερικές εκατοντάδες έως μερικές χιλιάδες κύτταρα που πρέπει να συνομιλήσουν μεταξύ τους για να διατηρήσουν έναν αυστηρό έλεγχο της απελευθέρωσης μιας σειράς ορμονών που βοηθούν στον έλεγχο των επιπέδων γλυκόζης», δήλωσε ο Jonathan Sweedler, επικεφαλής της μελέτης. «Δεν είναι καλά κατανοητό πώς μπορούν να συνομιλούν μεταξύ τους για να απελευθερώσουν αυτές τις ορμόνες συγχρονισμένα».
Είναι ενδιαφέρον ότι η προηγούμενη έρευνα έχει βρει ότι τα μόρια που εξυπηρετούν σημαντικές λειτουργίες στον εγκέφαλο -νευροδιαβιβαστές όπως η σεροτονίνη, το GABA και η ακετυλοχολίνη- χρησιμοποιούνται επίσης από αυτά τα παγκρεατικά κύτταρα. Επιπλέον, έχει ανακαλυφθεί ότι τα D-αμινοξέα επίσης παίζουν ρόλο στη σηματοδότηση των κυττάρων. Ωστόσο, το πώς οι νησίδες χρησιμοποιούν αυτές τις χημικές ουσίες και πώς διαφέρουν σε έναν ασθενή με διαβήτη τύπου 2 δεν ήταν γνωστό.
«Είναι σημαντικό να εξετάζετε αυτούς τους διαφορετικούς τύπους μορίων γιατί όταν παίρνετε φάρμακα που επηρεάζουν αυτά τα μόρια σε άλλα μέρη του σώματος, μπορεί επίσης να επηρεάζουν τη λειτουργία των νησίδων», είπε ο Sweedler.
Για τη μελέτη αυτή, οι ερευνητές χρησιμοποίησαν παγκρεατικές νησίδες από υγιείς ανθρώπους δότες, προδιαβητικούς ασθενείς και ασθενείς που είχαν διαβήτη τύπου 2. Μέτρησαν τους νευροδιαβιβαστές χρησιμοποιώντας ηλεκτροφόρηση τριχοειδούς ζώνης-φασματομετρία μάζας, μια τεχνική που διαχωρίζει τα μόρια σε ένα δείγμα και στη συνέχεια τα αναγνωρίζει. Και οι 11 νευροδιαβιβαστές που εξέτασαν οι ερευνητές ήταν παρόντες σε δύο τύπους νησίδων. Ωστόσο, παρατήρησαν μεγάλες διαφορές στο GABA, όπου τα επίπεδα ήταν υψηλότερα στις υγιείς νησίδες σε σύγκριση με τις νησίδες που είχαν προσβληθεί από διαβήτη τύπου 2.
«Ήταν έκπληξη το γεγονός ότι αν και το πάγκρεας περιέχει αρκετές χιλιάδες κύτταρα σε σύγκριση με τον εγκέφαλο που έχει δισεκατομμύρια, χρησιμοποιεί τους περισσότερους από τους νευροδιαβιβαστές τους οποίους έχουν συνδέσει με τον εγκέφαλο», είπε ο Sweedler. «Η χημική πολυπλοκότητα μιας νησίδας είναι εκπληκτική και είναι ενδιαφέρον ότι το χημικό ρεπερτόριο δεν μειώνεται όπως θα περίμενε κανείς».
Στο σώμα μας, τα αμινοξέα μπορούν να έχουν δύο μορφές: L-αμινοξέα που χρησιμοποιούνται ως δομικά στοιχεία για τις πρωτεΐνες και D-αμινοξέα που χρησιμοποιούνται ως σήματα επικοινωνίας. Ένας από τους λόγους που ήταν τόσο δύσκολο να αποκρυπτογραφηθεί ο ρόλος των D-αμινοξέων είναι λόγω της έλλειψης ευαίσθητων τεχνικών. «Τα κύτταρα έχουν ένα τεράστιο υπόβαθρο L-αμινοξέων, τα οποία είναι σαν τα τούβλα που χρησιμοποιείτε για να χτίσετε ένα σπίτι. Πρέπει να έχετε μια ευαίσθητη προσέγγιση που μπορεί να διακρίνει τα D-αμινοξέα από αυτό το τεράστιο υπόβαθρο», είπε ο Sweedler.
Η ερευνητική ομάδα ανακάλυψε ότι μεταξύ των διαφορετικών D-αμινοξέων, το ποσοστό της D-σερίνης ήταν υψηλότερο στις υγιείς νησίδες σε σύγκριση με τις νησίδες που επηρεάζονται από τον διαβήτη τύπου 2. «Σε αντίθεση με προηγούμενες μελέτες, η προσέγγισή μας μάς έδωσε ένα μοριακό πορτρέτο και να δούμε ότι τα επίπεδα ορισμένων, αλλά όχι άλλων, μορίων άλλαξαν με τρόπο που ήταν ενδιαφέρον και εντυπωσιακός», είπε ο Sweedler.
Σε αυτή τη μελέτη, οι ερευνητές χρησιμοποίησαν ομαδοποιήσεις νησίδων για να κάνουν τις συγκρίσεις τους. Στο μέλλον θέλουν να εξετάσουν μεμονωμένες νησίδες, ή ακόμα και μεμονωμένα κύτταρα μέσα σε μια νησίδα. «Μπορείτε να φανταστείτε ότι σε κάποιον που αρχίζει να εμφανίζει διαβήτη τύπου 2, μερικές από τις νησίδες μπορεί να είναι υγιείς και κάποιες όχι», είπε ο Sweedler. «Η εξέταση νησίδων θα ήταν πιο ενημερωτική, παρόλο που θα ήταν πολύ περισσότερη δουλειά».
Οι ερευνητές εργάζονται επίσης για να κατανοήσουν πώς τα αμινοξέα βρίσκουν το δρόμο τους από το έντερο στο πάγκρεας χρησιμοποιώντας μοντέλα ποντικιών. «Θέλουμε να καταλάβουμε πώς αυτά τα αμινοξέα σχετίζονται με τις παγκρεατικές ορμόνες που απελευθερώνονται από τις νησίδες. Κάνουμε αυτά τα πειράματα τόσο σε ποντίκια όσο και σε ποιοτικές νησίδες μεταμόσχευσης», είπε ο Sweedler.
Η μελέτη δημοσιεύτηκε στο περιοδικό Metabolites.
Περισσότερες πληροφορίες: d-Amino Acids and Classical Neurotransmitters in Healthy and Type 2 Diabetes-Affected Human Pancreatic Islets of Langerhans, Metabolites (2022). DOI: 10.3390/metabo12090799.
