Żel przeciwutleniający zachowuje funkcję wysp po usunięciu trzustki

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

Główne wnioski z badania

Artykuł „Makrocząsteczka cytrynianu zmieniająca fazę zwalcza oksydacyjne uszkodzenie wysp trzustkowych, umożliwia wszczepienie wysepek i funkcjonowanie w sieci” został opublikowany 7 czerwca w czasopiśmie Science Advances. p>

Zanim chirurdzy usuną trzustkę pacjentom z ciężkim, bolesnym przewlekłym zapaleniem trzustki, najpierw usuwają skupiska tkanek wytwarzających 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 u jednej trzeciej pacjentów po operacji zapada na cukrzycę. Trzy lata po operacji 70% pacjentów wymaga zastrzyków insuliny, czemu towarzyszy szereg skutków ubocznych, takich jak przyrost masy ciała, hipoglikemia i zmęczenie.

Nowe podejście do transplantacji

W nowym badaniu naukowcy przeszczepili wysepki Langerhansa do sieci – dużej, płaskiej tkanki tłuszczowej pokrywającej jelita zamiast wątroby. Aby stworzyć korzystniejsze mikrośrodowisko dla wysepek, naukowcy wykorzystali biomateriał przeciwutleniający i przeciwzapalny, który w temperaturze ciała szybko zmienia formę z cieczy w żel.

Wyniki eksperymentów na zwierzętach

W eksperymentach na myszach i naczelnych żel skutecznie zapobiegał stresowi oksydacyjnemu i reakcjom zapalnym, znacznie poprawiając przeżycie i funkcjonalność przeszczepionych wysp. Po raz pierwszy zastosowano syntetyczny żel przeciwutleniający w celu zachowania funkcjonalności przeszczepionych wysepek.

„Chociaż w ostatnich latach przeszczepianie wysp uległo poprawie, długoterminowe wyniki pozostają niezadowalające” – powiedział Guillermo A. Ameer, który kierował badaniem. „Nasz nowy materiał syntetyczny tworzy mikrośrodowisko sprzyjające funkcjonowaniu wysp. Testowane na zwierzętach wykazały dużą skuteczność w przywracaniu prawidłowego poziomu cukru we krwi.”

Zalety nowego biomateriału

„Dzięki temu nowemu podejściu mamy nadzieję, że pacjenci nie będą już zmuszeni wybierać między bólem wynikającym z przewlekłego zapalenia trzustki a powikłaniami cukrzycy” – dodała Jacqueline Burke, pierwsza autorka badania.

Rola i perspektywy

W przypadku pacjentów bez trzustki działania niepożądane, takie jak kontrolowanie poziomu cukru we krwi, mogą stanowić problem przez całe życie. Wysepki Langerhansa pomagają organizmowi utrzymać kontrolę poziomu cukru we krwi. Bez funkcjonujących wysp ludzie muszą często monitorować poziom cukru we krwi i przyjmować zastrzyki z insuliny.

„Życie bez funkcjonalnych wysepek stanowi ogromne obciążenie dla pacjentów” – powiedział Burke. „Muszą nauczyć się liczyć węglowodany, dawkować insulinę w odpowiednim czasie i stale monitorować poziom glukozy. Zajmuje to dużo ich 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 poprzez wlew do żyły wrotnej. Ta procedura ma kilka typowych powikłań. Wysepki mające bezpośredni kontakt z krwią ulegają reakcji zapalnej, ponad połowa wysepek obumiera, a przeszczepione wysepki mogą powodować niebezpieczne zakrzepy krwi w wątrobie. Z tych powodów lekarze i badacze poszukiwali alternatywnego miejsca przeszczepu.

Nowe podejście z wykorzystaniem roztworu cytrynianu

Aby chronić wysepki i poprawić wyniki, Ameer zwrócił się do platformy biomateriałów cytrynianowych o właściwościach przeciwutleniających opracowanej w jego laboratorium. W hodowlach komórkowych zarówno wysepki mysie, jak i ludzkie przechowywane w żelu cytrynianowym zachowywały żywotność znacznie dłużej niż wysepki w innych roztworach. Wyspy wystawione na działanie glukozy wydzielały insulinę, wykazując normalną funkcjonalność.

Integracja z tkaniną

Po trzech miesiącach organizm ponownie wchłonął 80–90% biokompatybilnego żelu i w tym momencie nie był już potrzebny. „Zaskakujące było to, że wysepki regenerowały naczynia krwionośne” – powiedział Ameer. „Organizm stworzył sieć nowych naczyń krwionośnych łączących wysepki z ciałem. To ważny przełom, ponieważ naczynia krwionośne utrzymują wysepki przy życiu i zdrowiu.”

Ameer planuje następnie testować hydrożel na modelach zwierzęcych przez dłuższy okres czasu. Zauważył również, że nowy hydrożel można zastosować w różnych terapiach zastępczych komórek, w tym komórkach macierzystych w leczeniu cukrzycy.