Antioxidačný gél zachováva funkciu ostrovčekov po odstránení pankreasu

Výskumníci z Northwestern University vyvinuli nový antioxidačný biomateriál, ktorý by v budúcnosti mohol výrazne uľahčiť život ľuďom trpiacim chronickou pankreatitídou.

Kľúčové zistenia štúdie

Článok s názvom „Fázovo meniaca citrátová makromolekula bojuje proti oxidačnému poškodeniu pankreatických ostrovčekov, umožňuje ich uchytenie a funkciu v omentume“ bol publikovaný 7. júna v časopise Science Advances.

Predtým, ako chirurgovia odstránia pankreas pacientom s ťažkou, bolestivou chronickou pankreatitídou, najprv odstránia zhluky tkaniva produkujúceho inzulín nazývané Langerhansove ostrovčeky a transplantujú ich do cievneho systému pečene. Cieľom transplantácie je zachovať schopnosť pacienta kontrolovať hladinu glukózy v krvi bez inzulínových injekcií.

Bohužiaľ, tento proces ničí 50 – 80 % ostrovčekov a tretina pacientov sa po operácii stane diabetickou. Tri roky po operácii potrebuje 70 % pacientov injekcie inzulínu, čo je sprevádzané množstvom vedľajších účinkov, ako je priberanie na váhe, hypoglykémia a únava.

Nový prístup k transplantácii

V novej štúdii vedci transplantovali Langerhansove ostrovčeky do omenta, veľkého, plochého tukového tkaniva, ktoré vystiela črevá, namiesto do pečene. Na vytvorenie priaznivejšieho mikroprostredia pre ostrovčeky výskumníci použili antioxidačný a protizápalový biomateriál, ktorý sa pri telesnej teplote rýchlo mení z kvapaliny na gél.

Výsledky pokusov na zvieratách

V experimentoch na myšiach a primátoch gél úspešne zabránil oxidačnému stresu a zápalovým reakciám, čím výrazne zlepšil prežitie a funkčnosť transplantovaných ostrovčekov. Toto je prvýkrát, čo bol syntetický antioxidačný gél použitý na zachovanie funkčnosti transplantovaných ostrovčekov.

„Hoci sa transplantácia ostrovčekov v posledných rokoch zlepšila, dlhodobé výsledky zostávajú neuspokojivé,“ povedal Guillermo A. Ameer, ktorý viedol štúdiu. „Náš nový syntetický materiál vytvára podporné mikroprostredie pre funkciu ostrovčekov. V testoch na zvieratách bol vysoko účinný a obnovil normálnu hladinu cukru v krvi.“

Výhody nového biomateriálu

„S týmto novým prístupom dúfame, že pacienti už nebudú nútení vyberať si medzi bolesťou chronickej pankreatitídy a komplikáciami cukrovky,“ dodala Jacqueline Burkeová, prvá autorka štúdie.

Úloha a perspektívy

Pre pacientov žijúcich bez pankreasu môžu byť vedľajšie účinky, ako je regulácia hladiny cukru v krvi, celoživotnou výzvou. Langerhansove ostrovčeky pomáhajú telu udržiavať hladinu cukru v krvi pod kontrolou. Bez fungujúcich ostrovčekov si ľudia musia často monitorovať hladinu cukru v krvi a injekčne si pichať inzulín.

„Život bez funkčných ostrovčekov predstavuje pre pacientov obrovskú záťaž,“ povedal Burke. „Musia sa naučiť počítať sacharidy, dávkovať inzulín v správnom čase a neustále sledovať hladinu glukózy. Vyžaduje si to veľa ich času a duševnej energie.“

Problémy so súčasnou metódou

Súčasný štandard starostlivosti o ostrovčeky však bohužiaľ často vedie k zlým výsledkom. Po operácii na odstránenie pankreasu chirurgovia izolujú ostrovčeky a transplantujú ich do pečene prostredníctvom infúzie do portálnej žily. Tento postup má niekoľko bežných komplikácií. Ostrovčeky, ktoré sú v priamom kontakte s krvným obehom, podliehajú zápalovej reakcii, viac ako polovica ostrovčekov odumiera a transplantované ostrovčeky môžu spôsobiť nebezpečné krvné zrazeniny v pečeni. Z týchto dôvodov lekári a výskumníci hľadajú alternatívne miesto transplantácie.

Nový prístup s použitím citrátového roztoku

Na ochranu ostrovčekov a zlepšenie výsledkov sa Ameer obrátil na citrátovú biomateriálovú platformu vyvinutú vo svojom laboratóriu s antioxidačnými vlastnosťami. V bunkových kultúrach zostali myšie aj ľudské ostrovčeky uložené v citrátovom géli životaschopné oveľa dlhšie ako ostrovčeky v iných roztokoch. Po vystavení glukóze ostrovčeky vylučovali inzulín, čím preukázali normálnu funkčnosť.

Integrácia do tkanív

Po troch mesiacoch telo reabsorbovalo 80 až 90 percent biokompatibilného gélu, do ktorého už nebol potrebný. „Úžasné bolo, že ostrovčeky regenerovali krvné cievy,“ povedal Ameer. „Telo vytvorilo sieť nových krvných ciev, ktoré spojili ostrovčeky s telom. Toto je dôležitý prielom, pretože krvné cievy udržiavajú ostrovčeky živé a zdravé.“

Ameer plánuje v budúcnosti testovať hydrogél na zvieracích modeloch počas dlhšieho obdobia. Poznamenal tiež, že nový hydrogél by sa mohol použiť na rôzne terapie bunkovej náhrady vrátane terapie kmeňovými bunkami na liečbu cukrovky.