W odpowiedzi na niski poziom cukru we krwi, komórki wysepek trzustkowych od ludzi z cukrzycą uwalniają znacznie więcej hormonu zwanego glukagonem niż komórki wysepek od zdrowych ludzi, według nowego badania przeprowadzonego przez naukowców z Stanford University School of Medicine.
Odkrycie zostało dokonane przy użyciu nowego mysiego modelu cukrzycy opracowanego przez naukowców Stanforda, który po raz pierwszy pozwala na badania funkcjonalne przeszczepionych ludzkich komórek alfa.
Glukagon jest produkowany przez komórki alfa w wysepkach trzustkowych, podczas gdy insulina jest produkowana przez komórki beta. Defekty wyjścia insuliny i komórek beta były uważane za główne czynniki powodujące cukrzycę. Obecne badanie wspiera jednak rosnącą świadomość, że cukrzyca jest prawdopodobnie spowodowana defektami w wielu typach komórek i podkreśla znaczenie modelu mysiego, aby dokładniej symulować złożoność choroby.
„Nasze badania wspierają ideę, że cukrzyca wynika nie tylko z defektu komórek beta trzustki, ale także w komórkach alfa, które produkują glukagon,” powiedział Seung Kim, MD, PhD, profesor biologii rozwojowej i dyrektor Stanford Diabetes Research Center. „To było podejrzewane, ale nasze badanie z ludzkimi wysepkami dostarcza nowych, bezprecedensowych dowodów na poparcie tego pomysłu.”
Kim jest starszym autorem badania, które zostało opublikowane 8 czerwca w Nature Metabolism. Studentka Krissie Téllez i naukowiec Yan Hang, PhD, są głównymi autorami badania.
W zdrowych ludziach, glukagon działa w tandemie z insuliną, aby ściśle kontrolować poziom cukru we krwi. Natychmiast po posiłku, insulina wyzwala usuwanie glukozy z krwi i promuje jej przechowywanie w organach takich jak wątroba. I odwrotnie, kiedy poziom cukru we krwi staje się niski, glukagon stymuluje uwalnianie zmagazynowanej glukozy do krwiobiegu.
Identyczne struktury glukagonu
Poprzednie badania nad związkiem między insuliną a glukagonem były utrudnione przez fakt, że glukagon mysi i ludzki mają identyczną strukturę. Nie da się ich odróżnić od siebie po przeszczepieniu ludzkich wysepek do myszy laboratoryjnych. W rezultacie naukowcy mogli jedynie badać produkcję ludzkiego glukagonu przez komórki alfa w probówkach lub naczyniach hodowlanych, co nie naśladuje dokładnie tego, co dzieje się w organizmie.
Hang, Téllez i ich koledzy postanowili stworzyć szczep myszy niezdolny do wytwarzania własnego glukagonu. Użyli procesu edycji genetycznej o nazwie CRISPR, aby usunąć mały fragment DNA zwierzęcia, który koduje białko glukagonu. Proces ten był pracochłonny i czasochłonny, a jego ukończenie zajęło ponad dwa lata.