In reactie op een lage bloedsuikerspiegel, geven alvleesklier eilandjescellen van mensen met diabetes aanzienlijk meer van een hormoon genaamd glucagon vrij dan eilandjescellen van gezonde mensen, volgens een nieuwe studie van onderzoekers van de Stanford University School of Medicine.
De ontdekking werd gedaan met behulp van een nieuw muismodel van diabetes ontwikkeld door Stanford wetenschappers die voor het eerst functionele studies van getransplanteerde menselijke alfacellen mogelijk maakt.
Glucagon wordt geproduceerd door alfacellen in pancreaseilandjes, terwijl insuline wordt geproduceerd door beta-cellen. Men heeft gedacht dat defecten in de insuline-output en de beta-cellen de belangrijkste oorzaken zijn van diabetes. De huidige studie ondersteunt echter het groeiende besef dat diabetes waarschijnlijk te wijten is aan defecten in meerdere celtypes en benadrukt het belang van het muismodel om de complexiteit van de ziekte nauwkeuriger te simuleren.
“Onze onderzoeken ondersteunen het idee dat diabetes niet alleen het gevolg is van een defect in pancreas-bètacellen, maar ook in de alfacellen die glucagon produceren,” zei Seung Kim, MD, PhD, hoogleraar ontwikkelingsbiologie en directeur van het Stanford Diabetes Research Center. “Dit werd al vermoed, maar onze studie met menselijke eilandjes levert nieuw, ongekend bewijs om dit idee te ondersteunen.”
Kim is de senior auteur van de studie, die 8 juni werd gepubliceerd in Nature Metabolism. Afstuderend student Krissie Téllez en onderzoekswetenschapper Yan Hang, PhD, delen hoofdauteurschap van de studie.
In gezonde mensen werkt glucagon samen met insuline om de bloedsuikerspiegel strak te regelen. Onmiddellijk na een maaltijd zorgt insuline voor de verwijdering van glucose uit het bloed en bevordert het de opslag ervan in organen zoals de lever. Omgekeerd, wanneer de bloedsuikerspiegel laag wordt, stimuleert glucagon het vrijkomen van opgeslagen glucose in de bloedbaan.
Identieke glucagonstructuren
Eerdere onderzoeken naar de relatie tussen insuline en glucagon werden gehinderd door het feit dat glucagon van muizen en mensen identiek van structuur zijn. Zij zijn onmogelijk van elkaar te onderscheiden nadat menselijke eilandjes in laboratoriummuizen zijn getransplanteerd. Als gevolg daarvan konden onderzoekers alleen de menselijke glucagonproductie bestuderen door alfacellen in reageerbuizen of kweekschaaltjes, wat niet nauwkeurig nabootst wat er in het lichaam gebeurt.
Hang, Téllez en hun collega’s stelden zich ten doel een muizenstam te ontwikkelen die niet in staat is zijn eigen glucagon te maken. Zij gebruikten een genetisch bewerkingsproces genaamd CRISPR om een klein stukje van het DNA van het dier te verwijderen dat codeert voor het glucagon-eiwit. Het proces was moeizaam en tijdrovend, het duurde meer dan twee jaar om het te voltooien.