Żel przeciwutleniający zachowuje funkcję wysepek po usunięciu trzustki

Naukowcy z Northwestern University opracowali nowy biomateriał o właściwościach antyoksydacyjnych, który w przyszłości może znacznie ułatwić życie osobom cierpiącym na przewlekłe zapalenie trzustki.

Kluczowe ustalenia badania

Artykuł zatytułowany „Makrocząsteczka cytrynianu zmieniająca fazę zwalcza uszkodzenia oksydacyjne wysepek trzustkowych, umożliwia wszczepienie wysepek i ich funkcję w sieci” został opublikowany 7 czerwca w czasopiśmie Science Advances.

Zanim chirurdzy usuną trzustkę pacjentom z ciężkim, bolesnym przewlekłym zapaleniem trzustki, najpierw usuwają skupiska tkanki produkującej insulinę, zwane wysepkami Langerhansa, i przeszczepiają je do układu naczyniowego wątroby. Celem przeszczepu jest zachowanie zdolności pacjenta do kontrolowania poziomu glukozy we krwi bez zastrzyków insuliny.

Niestety, proces ten niszczy 50-80% wysepek, a jedna trzecia pacjentów po operacji zapada na cukrzycę. Trzy lata po operacji 70% pacjentów wymaga zastrzyków z insuliny, którym towarzyszą liczne skutki uboczne, takie jak przyrost masy ciała, hipoglikemia i zmęczenie.

Nowe podejście do transplantacji

W nowym badaniu naukowcy przeszczepili wysepki Langerhansa do sieci, dużej, płaskiej tkanki tłuszczowej wyściełającej jelita, zamiast do wątroby. Aby stworzyć bardziej sprzyjające mikrośrodowisko dla wysepek, naukowcy użyli biomateriału o działaniu antyoksydacyjnym i przeciwzapalnym, który szybko zmienia się z cieczy w żel w temperaturze ciała.

Wyniki eksperymentów na zwierzętach

W eksperymentach na myszach i naczelnych żel skutecznie zapobiegał stresowi oksydacyjnemu i reakcjom zapalnym, znacznie poprawiając przeżywalność i funkcjonalność przeszczepionych wysepek. Po raz pierwszy syntetyczny żel antyoksydacyjny został użyty do zachowania funkcjonalności przeszczepionych wysepek.

„Chociaż transplantacja wysepek poprawiła się w ostatnich latach, długoterminowe wyniki pozostają niezadowalające” — powiedział Guillermo A. Ameer, który kierował badaniem. „Nasz nowy materiał syntetyczny tworzy wspierające mikrośrodowisko dla funkcji wysepek. W testach na zwierzętach był wysoce skuteczny i przywrócił normalny poziom cukru we krwi”.

Zalety nowego biomateriału

„Dzięki temu nowemu podejściu mamy nadzieję, że pacjenci nie będą już zmuszani do wybierania między bólem związanym z przewlekłym zapaleniem trzustki a powikłaniami cukrzycy” – dodała Jacqueline Burke, pierwsza autorka badania.

Rola i perspektywy

Dla pacjentów żyjących bez trzustki, skutki uboczne, takie jak kontrolowanie poziomu cukru we krwi, mogą być wyzwaniem na całe życie. Wyspy Langerhansa pomagają organizmowi utrzymać kontrolę nad poziomem cukru we krwi. Bez funkcjonujących wysp ludzie muszą często monitorować poziom cukru we krwi i wstrzykiwać sobie insulinę.

„Życie bez funkcjonalnych wysepek stanowi ogromne obciążenie dla pacjentów” – powiedział Burke. „Muszą nauczyć się liczyć węglowodany, dawkować insulinę we właściwym czasie i stale monitorować poziom glukozy. Zajmuje im to dużo czasu i energii psychicznej”.

Problemy z obecną metodą

Niestety, obecny standard opieki nad wysepkami często prowadzi do słabych wyników. Po operacji usunięcia trzustki chirurdzy izolują wysepki i przeszczepiają je do wątroby za pomocą infuzji do żyły wrotnej. Ta procedura ma kilka typowych powikłań. Wysepki w bezpośrednim kontakcie z krwią ulegają reakcji zapalnej, ponad połowa wysepek obumiera, a przeszczepione wysepki mogą powodować niebezpieczne zakrzepy krwi w wątrobie. Z tych powodów lekarze i naukowcy poszukiwali alternatywnego miejsca przeszczepu.

Nowe podejście wykorzystujące roztwór cytrynianu

Aby chronić wysepki i poprawić wyniki, Ameer zwrócił się w stronę opracowanej w jego laboratorium platformy biomateriałów cytrynianowych o właściwościach antyoksydacyjnych. W hodowlach komórkowych zarówno wysepki myszy, jak i człowieka przechowywane w żelu cytrynianowym pozostały żywotne znacznie dłużej niż wysepki w innych roztworach. Po wystawieniu na działanie glukozy wysepki wydzielały insulinę, wykazując normalną funkcjonalność.

Integracja z tkankami

Po trzech miesiącach organizm wchłonął 80 do 90 procent biokompatybilnego żelu, w którym momencie nie był już potrzebny. „Niesamowite było to, że wysepki regenerowały naczynia krwionośne” — powiedział Ameer. „Organizm stworzył sieć nowych naczyń krwionośnych, aby połączyć wysepki z ciałem. To ważny przełom, ponieważ naczynia krwionośne utrzymują wysepki przy życiu i zdrowiu”.

Ameer planuje przetestować hydrożel na modelach zwierzęcych przez dłuższy okres czasu. Zauważył również, że nowy hydrożel może być stosowany w różnych terapiach zastępowania komórek, w tym terapii komórkami macierzystymi w cukrzycy.