Može li 'kvaliteta' β stanica odrediti hoćete li razviti dijabetes?

Ako vam se čini da sve više ljudi koje poznajete ima dijabetes, u pravu ste. Epidemija dijabetesa ne naziva se bez razloga epidemijom: Prema Američkom udruženju za dijabetes, više od 10% stanovništva SAD-a - oko 38,4 milijuna ljudi - imalo je dijabetes u 2021. godini, a svake godine dijagnosticira se još 1,2 milijuna ljudi.

Dijabetes tipa 2 razvija se kada tijelo postane otporno na inzulin, hormon koji pomaže u regulaciji razine glukoze u krvi. Inzulin proizvode β-stanice gušterače, a kod dijabetesa tipa 2 one povećavaju proizvodnju inzulina u pokušaju normalizacije razine šećera, ali ni to nije dovoljno i β-stanice se na kraju iscrpljuju. Zbog svoje ključne uloge, funkcionalna masa β-stanica - odnosno njihov ukupan broj i sposobnost funkcioniranja - određuje rizik od razvoja dijabetesa.

Međutim, β-stanice nisu ujednačene čak ni kod iste osobe – podijeljene su u podtipove, od kojih se svaki razlikuje po sekretornoj aktivnosti, preživljavanju i sposobnosti diobe. Drugim riječima, svaki podtip β-stanica ima drugačiju „razinu kondicije“ – i što je viša, to bolje. Kako se dijabetes razvija, mijenjaju se udjeli nekih podtipova β-stanica. Ali ključno pitanje ostaje: mijenja li dijabetes sastav i stanje β-stanica ili su upravo te promjene te koje dovode do bolesti?

Tu dolaze do izražaja znanstvenici Guoqiang Gu, Emily Hodges i Ken Lau sa Sveučilišta Vanderbilt. Njihov nedavni rad, objavljen u časopisu Nature Communications, korak je prema razumijevanju može li se povećati funkcionalna masa β stanica kako bi se smanjio rizik od dijabetesa tipa 2. Gu i Lau su profesori stanične i razvojne biologije, a Hodges je docent biokemije.

Proučavanje podtipova β-stanica nije lak zadatak. Najčešća metoda koja se koristi je „terminalna analiza uzoraka na razini pojedinačnih stanica“, što znači da znanstvenici mogu proučavati specifične β-stanice samo jednom - i samo kada su potpuno razvijene. To nam ne omogućuje praćenje razvoja istog podtipa stanica u različitim fazama: diferencijacija, sazrijevanje, dioba, starenje, smrt itd. Mogućnost promatranja u svim fazama pružila bi bolje razumijevanje kako se stanje stanica mijenja tijekom vremena ili pod različitim fiziološkim uvjetima.

Kako bi prevladali ovo ograničenje, Gu, Hodges i Lau razvili su metodu za trajno označavanje progenitorskih stanica koje daju β stanice različitim kombinacijama genske ekspresije. Ove oznake omogućile su istraživačima praćenje istih podtipova β stanica u različitim fazama razvoja i odgovaranje na temeljna pitanja s većim povjerenjem.

Njihovo istraživanje donijelo je tri glavna otkrića:

1. Progenske stanice koje tvore β stanice s različitim genetskim markerima u mišjim embrijima daju podtipove β stanica s različitim stupnjevima „spremnosti“ u odraslih miševa. To pomaže razumjeti kako se podtipovi formiraju i kako se taj proces može manipulirati u budućnosti kako bi se povećao udio „zdravih“ β stanica i smanjio rizik od dijabetesa.
2. Prehrana ženki miševa tijekom trudnoće izravno utječe na omjer visokofunkcionalnih i niskofunkcionalnih β-stanica u potomstvu. Na primjer, ako se majka hrani prehranom bogatom mastima i pretila je, njezino potomstvo ima manje β-stanica koje detektiraju glukozu. Ovaj model potvrđuje da majčina pretilost povećava rizik od dijabetesa u potomstvu. To liječnicima i istraživačima daje bolje razumijevanje uloge nasljednosti i majčinog zdravlja.
3. Podtipovi β-stanica identificirani kod miševa imaju analoge u ljudskoj gušterači. Štoviše, podtip koji ima najveću sposobnost prilagodbe kod ljudi smanjen je kod pacijenata s dijabetesom tipa 2. Iako se nisu svi nalazi na životinjama izravno primjenjivi na ljude, rezultati sugeriraju da bi modeli miševa mogli biti korisni za razumijevanje ljudske biologije i dijabetesa.

Istraživači sada planiraju proučiti kako se točno epigenetski obrasci (spomenuti markeri ekspresije gena) formiraju i održavaju u različitim podtipovima β-stanica i kako njihov poremećaj utječe na staničnu funkciju.

„S ovim i drugim istraživanjima, u budućnosti bi moglo biti moguće razviti dodatak prehrani za trudnice koji smanjuje rizik od dijabetesa kod djeteta“, kaže Gu.

Ostaju i druga važna pitanja: je li moguće, na primjer, poboljšati funkcionalnu kvalitetu β-sličnih stanica dobivenih iz ljudskih embrionalnih matičnih stanica moduliranjem metilacije DNA (jednog od epigenetskih markera)? Ako je tako, mogu li se takve β-stanice koristiti u transplantacijskoj terapiji, u kojoj se pacijentima s dijabetesom tipa 2 transplantiraju β-stanice s visokom razinom kondicije?

Odgovori na ova pitanja tek trebaju biti pronađeni.