Môže „kvalita“ β buniek určiť, či sa u vás vyvinie cukrovka?

Ak sa vám zdá, že čoraz viac ľudí, ktorých poznáte, trpí cukrovkou, máte pravdu. Epidémia cukrovky sa nenazýva epidémiou len tak pre nič za nič: Podľa Americkej diabetologickej asociácie malo v roku 2021 cukrovku viac ako 10 % populácie USA – približne 38,4 milióna ľudí – a každý rok sa diagnostikuje ďalších 1,2 milióna ľudí.

Diabetes 2. typu sa vyvíja, keď sa telo stane rezistentným na inzulín, hormón, ktorý pomáha regulovať hladinu glukózy v krvi. Inzulín produkujú pankreatické β-bunky a pri cukrovke 2. typu zvyšujú produkciu inzulínu v snahe normalizovať hladinu cukru, ale ani to nestačí a β-bunky sa nakoniec vyčerpajú. Vzhľadom na ich kľúčovú úlohu určuje riziko vzniku cukrovky funkčná hmotnosť β-buniek – teda ich celkový počet a schopnosť fungovať.

Avšak β-bunky nie sú jednotné ani u tej istej osoby – sú rozdelené do podtypov, z ktorých každý sa líši sekrečnou aktivitou, prežitím a schopnosťou deliť sa. Inými slovami, každý podtyp β-buniek má inú „úroveň zdatnosti“ – a čím je vyššia, tým lepšie. S rozvojom cukrovky sa menia pomery niektorých podtypov β-buniek. Kľúčovou otázkou však zostáva: mení cukrovka zloženie a stav β-buniek, alebo práve tieto zmeny vedú k ochoreniu?

A tu prichádzajú na rad vedci Guoqiang Gu, Emily Hodges a Ken Lau z Vanderbiltovej univerzity. Ich nedávna práca, publikovaná v časopise Nature Communications, je krokom k pochopeniu toho, či je možné zvýšiť funkčnú hmotnosť β buniek, aby sa znížilo riziko cukrovky 2. typu. Gu a Lau sú profesormi bunkovej a vývojovej biológie a Hodges je odborným asistentom biochémie.

Štúdium podtypov β-buniek nie je jednoduchá úloha. Najbežnejšou používanou metódou je „terminálna analýza vzoriek na úrovni jednotlivých buniek“, čo znamená, že vedci môžu študovať špecifické β-bunky iba raz – a iba vtedy, keď sú plne vyvinuté. To nám neumožňuje sledovať vývoj toho istého bunkového podtypu v rôznych štádiách: diferenciácia, dozrievanie, delenie, starnutie, smrť atď. Schopnosť pozorovať ich vo všetkých štádiách by poskytla lepšie pochopenie toho, ako sa stav buniek mení v priebehu času alebo za rôznych fyziologických podmienok.

Aby Gu, Hodges a Lau prekonali toto obmedzenie, vyvinuli metódu na trvalé označovanie progenitorových buniek, ktoré dávajú vzniknúť β bunkám, rôznymi kombináciami génovej expresie. Tieto značky umožnili výskumníkom sledovať rovnaké podtypy β buniek v rôznych štádiách vývoja a s väčšou istotou odpovedať na základné otázky.

Ich výskum priniesol tri hlavné zistenia:

1. Progenitorové bunky, ktoré tvoria β bunky s rôznymi genetickými markermi v myších embryách, dávajú vznik β bunkovým podtypom s rôznym stupňom „zdatnosti“ u dospelých myší. To pomáha pochopiť, ako sa tieto podtypy tvoria a ako možno tento proces v budúcnosti manipulovať s cieľom zvýšiť podiel „zdravých“ β buniek a znížiť riziko cukrovky.
2. Strava samíc myší počas tehotenstva priamo ovplyvňuje pomer vysoko funkčných a nízko funkčných β-buniek u potomstva. Napríklad, ak je matka kŕmená stravou s vysokým obsahom tukov a je obézna, jej potomstvo má menej glukózosenzitívnych β-buniek. Tento model potvrdzuje, že obezita matky zvyšuje riziko cukrovky u potomstva. To umožňuje lekárom a výskumníkom lepšie pochopiť úlohu dedičnosti a zdravia matky.
3. Podtypy β-buniek identifikované u myší majú analógy v ľudskom pankrease. Navyše, podtyp, ktorý má najväčšiu zdatnosť u ľudí, je u pacientov s cukrovkou 2. typu znížený. Hoci nie všetky zistenia na zvieratách sú priamo aplikovateľné na ľudí, výsledky naznačujú, že myšie modely môžu byť užitočné pre pochopenie ľudskej biológie a cukrovky.

Výskumníci teraz plánujú študovať, ako presne sa epigenetické vzorce (vyššie uvedené markery génovej expresie) tvoria a udržiavajú v rôznych podtypoch β-buniek a ako ich narušenie ovplyvňuje bunkovú funkciu.

„Vďaka tomuto a ďalšiemu výskumu by mohlo byť v budúcnosti možné vyvinúť doplnok stravy pre tehotné ženy, ktorý by znížil riziko cukrovky u dieťaťa,“ hovorí Gu.

Ďalšie dôležité otázky zostávajú: je možné napríklad zlepšiť funkčnú kvalitu β-podobných buniek odvodených z ľudských embryonálnych kmeňových buniek moduláciou metylácie DNA (jedného z epigenetických markerov)? Ak áno, mohli by sa takéto β-bunky použiť v transplantačnej terapii, pri ktorej sa pacientom s diabetom 2. typu transplantujú β-bunky s vysokou úrovňou zdatnosti?

Odpovede na tieto otázky ešte len treba nájsť.