Ali lahko "kakovost" β celic določi, ali boste razvili sladkorno bolezen?

Če se vam zdi, da se vse več ljudi, ki jih poznate, spopada s sladkorno boleznijo, imate prav. Epidemija sladkorne bolezni se ne imenuje epidemija kar tako: po podatkih Ameriškega združenja za sladkorno bolezen je imelo leta 2021 sladkorno bolezen več kot 10 % prebivalstva ZDA – približno 38,4 milijona ljudi, vsako leto pa jo diagnosticirajo še pri 1,2 milijona ljudeh.

Sladkorna bolezen tipa 2 se razvije, ko telo postane odporno na inzulin, hormon, ki pomaga uravnavati raven glukoze v krvi. Inzulin proizvajajo β-celice trebušne slinavke, pri sladkorni bolezni tipa 2 pa povečajo proizvodnjo inzulina, da bi normalizirale raven sladkorja, vendar tudi to ni dovolj in β-celice se sčasoma izčrpajo. Zaradi svoje ključne vloge funkcionalna masa β-celic – torej njihovo skupno število in sposobnost delovanja – določa tveganje za razvoj sladkorne bolezni.

Vendar pa β-celice niso enotne niti pri isti osebi – razdeljene so na podtipe, od katerih se vsak razlikuje po sekretorni aktivnosti, preživetju in sposobnosti delitve. Z drugimi besedami, vsak podtip β-celic ima drugačno »stopnjo telesne pripravljenosti« – in višja kot je, bolje je. Z razvojem sladkorne bolezni se deleži nekaterih podtipov β-celic spreminjajo. Ključno vprašanje pa ostaja: ali sladkorna bolezen spremeni sestavo in stanje β-celic ali pa prav te spremembe vodijo do bolezni?

Tukaj pridejo na vrsto znanstveniki Guoqiang Gu, Emily Hodges in Ken Lau z Univerze Vanderbilt. Njihovo nedavno delo, objavljeno v reviji Nature Communications, je korak k razumevanju, ali je mogoče povečati funkcionalno maso β celic, da bi zmanjšali tveganje za sladkorno bolezen tipa 2. Gu in Lau sta profesorja celične in razvojne biologije, Hodges pa je docent biokemije.

Preučevanje podtipov β-celic ni lahka naloga. Najpogostejša uporabljena metoda je »terminalna analiza vzorcev na ravni posameznih celic«, kar pomeni, da lahko znanstveniki preučujejo določene β-celice le enkrat – in le, ko so popolnoma razvite. To nam ne omogoča sledenja razvoja istega celičnega podtipa v različnih fazah: diferenciaciji, dozorevanju, delitvi, staranju, smrti itd. Zmožnost opazovanja v vseh fazah bi omogočila boljše razumevanje, kako se stanje celic spreminja sčasoma ali v različnih fizioloških pogojih.

Da bi premagali to omejitev, so Gu, Hodges in Lau razvili metodo za trajno označevanje progenitorskih celic, ki dajejo nastanek β celic, z različnimi kombinacijami genske ekspresije. Te oznake so raziskovalcem omogočile sledenje istim podtipom β celic v različnih fazah razvoja in z večjo samozavestjo odgovorile na temeljna vprašanja.

Njihova raziskava je prinesla tri glavne ugotovitve:

1. Predniške celice, ki v mišjih zarodkih tvorijo β celice z različnimi genetskimi markerji, pri odraslih miših povzročijo nastanek podtipov β celic z različnimi stopnjami »primernosti«. To pomaga razumeti, kako se podtipi oblikujejo in kako lahko ta proces v prihodnosti manipuliramo za povečanje deleža »zdravih« β celic in zmanjšanje tveganja za sladkorno bolezen.
2. Prehrana mišjih samic med nosečnostjo neposredno vpliva na razmerje med visoko delujočimi in nizko delujočimi β-celicami pri potomcih. Če se na primer mati hrani z veliko maščobami in je debela, imajo njeni potomci manj β-celic, ki zaznavajo glukozo. Ta model potrjuje, da materina debelost poveča tveganje za sladkorno bolezen pri potomcih. To zdravnikom in raziskovalcem omogoča boljše razumevanje vloge dednosti in materinega zdravja.
3. Podtipi β-celic, identificirani pri miših, imajo analoge v človeški trebušni slinavki. Poleg tega je podtip, ki ima največjo telesno pripravljenost pri ljudeh, zmanjšan pri bolnikih s sladkorno boleznijo tipa 2. Čeprav vse ugotovitve pri živalih niso neposredno uporabne za ljudi, rezultati kažejo, da bi lahko bili mišji modeli koristni za razumevanje človeške biologije in sladkorne bolezni.

Raziskovalci zdaj načrtujejo preučevanje, kako natančno se epigenetski vzorci (omenjeni markerji izražanja genov) oblikujejo in vzdržujejo v različnih podtipih β-celic in kako njihova motnja vpliva na celično delovanje.

"S to in drugimi raziskavami bo morda v prihodnosti mogoče razviti prehransko dopolnilo za nosečnice, ki bo zmanjšalo tveganje za sladkorno bolezen pri otroku," pravi Gu.

Druga pomembna vprašanja ostajajo: ali je mogoče na primer izboljšati funkcionalno kakovost β-podobnih celic, pridobljenih iz človeških embrionalnih matičnih celic, z modulacijo metilacije DNK (enega od epigenetskih markerjev)? Če je tako, ali bi se lahko takšne β-celice uporabile v transplantacijski terapiji, pri kateri se bolnikom s sladkorno boleznijo tipa 2 presadijo β-celice z visoko stopnjo telesne pripravljenosti?

Odgovore na ta vprašanja je še treba najti.