A β-sejtek „minősége” meghatározhatja-e, hogy kialakul-e cukorbetegség?

Ha úgy tűnik, hogy egyre több ismerősöd küzd cukorbetegséggel, igazad van. A cukorbetegség-járványt nem véletlenül nevezik járványnak: az Amerikai Diabétesz Társaság szerint az Egyesült Államok lakosságának több mint 10%-a – körülbelül 38,4 millió ember – szenvedett cukorbetegségben 2021-ben, és évente további 1,2 millió embernél diagnosztizálnak cukorbetegséget.

A 2-es típusú cukorbetegség akkor alakul ki, amikor a szervezet rezisztenssé válik az inzulinnal szemben, amely egy olyan hormon, amely segít szabályozni a vércukorszintet. Az inzulint a hasnyálmirigy β-sejtjei termelik, és a 2-es típusú cukorbetegségben fokozzák az inzulintermelést, hogy megpróbálják normalizálni a vércukorszintet, de még ez sem elég, és a β-sejtek végül kimerülnek. Kulcsfontosságú szerepük miatt a β-sejtek funkcionális tömege – azaz teljes számuk és működőképességük – határozza meg a cukorbetegség kialakulásának kockázatát.

A β-sejtek azonban még ugyanazon személyben sem egyformák – altípusokra oszlanak, amelyek mindegyike eltér a szekréciós aktivitásban, a túlélésben és az osztódási képességben. Más szóval, minden β-sejt altípusnak más a „fittségi szintje” – és minél magasabb, annál jobb. A cukorbetegség kialakulása során egyes β-sejt altípusok aránya megváltozik. De a kulcskérdés továbbra is fennáll: a cukorbetegség megváltoztatja-e a β-sejtek összetételét és állapotát, vagy ezek a változások vezetnek a betegséghez?

Itt jönnek a képbe Guoqiang Gu, Emily Hodges és Ken Lau, a Vanderbilt Egyetem tudósai. Legutóbbi munkájuk, amely a Nature Communications folyóiratban jelent meg, egy lépést jelent annak megértése felé, hogy a β-sejtek funkcionális tömegének növelésével csökkenthető-e a 2-es típusú cukorbetegség kockázata. Gu és Lau a sejt- és fejlődésbiológia professzorai, Hodges pedig a biokémia adjunktusa.

A β-sejt altípusok tanulmányozása nem könnyű feladat. A leggyakrabban használt módszer a „minták egysejt szintű terminális elemzése”, ami azt jelenti, hogy a tudósok csak egyszer vizsgálhatnak bizonyos β-sejteket – és csak akkor, amikor teljesen kifejlődtek. Ez nem teszi lehetővé számunkra, hogy ugyanazon sejt altípus fejlődését különböző szakaszokban nyomon kövessük: differenciálódás, érés, osztódás, öregedés, halál stb. Ha minden szakaszban megfigyelhetnénk őket, jobban megérthetnénk, hogyan változik a sejtek állapota az idő múlásával vagy különböző fiziológiai körülmények között.

Ennek a korlátozásnak a leküzdésére Gu, Hodges és Lau kifejlesztettek egy módszert, amellyel a β-sejteket létrehozó progenitor sejteket különböző génexpressziós kombinációkkal lehet véglegesen megjelölni. Ezek a jelölések lehetővé tették a kutatók számára, hogy ugyanazon β-sejt altípusokat a fejlődés különböző szakaszaiban kövessék nyomon, és nagyobb magabiztossággal válaszoljanak az alapvető kérdésekre.

Kutatásuk három fő megállapítást eredményezett:

1. Az egérembriókban különböző genetikai markerekkel rendelkező β-sejteket alkotó progenitor sejtek felnőtt egerekben eltérő „rátermettségi” fokú β-sejt altípusokat hoznak létre. Ez segít megérteni, hogyan alakulnak ki az altípusok, és hogyan lehet ezt a folyamatot a jövőben manipulálni az „egészséges” β-sejtek arányának növelése és a cukorbetegség kockázatának csökkentése érdekében.
2. A nőstény egerek vemhesség alatti étrendje közvetlenül befolyásolja a magas és alacsony funkcionális β-sejtek arányát az utódokban. Például, ha az anya magas zsírtartalmú étrendet kap és elhízott, az utódokban kevesebb glükózérzékelő β-sejt lesz. Ez a modell megerősíti, hogy az anyai elhízás növeli a cukorbetegség kockázatát az utódoknál. Ezáltal az orvosok és a kutatók jobban megérthetik az öröklődés és az anya egészségének szerepét.
3. Az egerekben azonosított β-sejt altípusoknak analógjaik vannak az emberi hasnyálmirigyben. Ezenkívül az emberekben a legnagyobb rátermettséggel rendelkező altípus csökkent a 2-es típusú cukorbetegségben szenvedő betegeknél. Bár nem minden állatkísérleti eredmény alkalmazható közvetlenül az emberekre, az eredmények arra utalnak, hogy az egérmodellek hasznosak lehetnek az emberi biológia és a cukorbetegség megértésében.

A kutatók most azt tervezik, hogy tanulmányozzák, pontosan hogyan alakulnak ki és maradnak fenn az epigenetikai mintázatok (a fent említett génexpressziós markerek) a különböző β-sejt altípusokban, és hogyan befolyásolja ezek zavara a sejtek működését.

„Ezzel és más kutatásokkal a jövőben lehetségessé válhat egy olyan étrend-kiegészítő kifejlesztése várandós nők számára, amely csökkenti a gyermek cukorbetegségének kockázatát” – mondja Gu.

További fontos kérdések maradtak: lehetséges-e például az emberi embrionális őssejtekből származó β-szerű sejtek funkcionális minőségének javítása a DNS-metiláció (az egyik epigenetikai marker) modulálásával? Ha igen, alkalmazhatók-e az ilyen β-sejtek transzplantációs terápiában, amelynek során a 2-es típusú cukorbetegségben szenvedő betegekbe magas szintű rátermettségű β-sejteket ültetnek át?

A válaszok ezekre a kérdésekre még váratnak magukra.