Cukorbetegség kialakulásának vizsgálata őssejtekkel

A Nature Communications folyóiratban július 1-jén jelent meg a Vanderbilt University kutatóinak tanulmánya, amelyben a cukorbetegség kialakulásának molekuláris hátteréről szereztek új információkat őssejtek génexpressziós mintázatainak folyamatos nyomon követésével.

A 2-es típusú cukorbetegség akkor alakul ki, amikor a szervezet inzulinrezisztenciát fejleszt ki. Ilyenkor a hasnyálmirigy β-sejtjei fokozzák az inzulintermelést, hogy megpróbálják szabályozni a vércukorszintet, de ez is elégtelennek bizonyul, és a β-sejtek idővel kimerülnek. A működő, funkcionális β-sejtek tömege, azaz a β-sejtek teljes száma és a sejtek működőképessége határozza meg az egyén cukorbetegség-kockázatát. A β-sejtek nem homogének, még egyetlen személyen belül sem, és különböző “altípusokból” állnak: mindegyik saját szekréciós funkcióval, életképességgel és osztódási képességgel rendelkezik. Más szavakkal, minden β-sejt altípusnak eltérő fitnesz szintje van - nyilván ez minél magasabb, annál jobb. Amikor a cukorbetegség kialakul, az egyes β-sejt altípusok arányai megváltoznak. De egy kulcskérdés továbbra is fennáll: a különböző β-sejt altípusok arányát és fitnesz szintjét a cukorbetegség változtatja meg, vagy éppen ezek a változások felelősek a betegség kialakulásáért?

Cue Guoqiang Gu, Emily Hodges és Ken Lau, a Vanderbilt Egyetem kutatói pontosan erre a kérdésre keresték a választ, de szembe kellett nézniük azzal, hogy a β-sejtek altípusainak vizsgálata komoly kihívást jelent. A leggyakoribb módszer, amellyel eddig ezeket tanulmányozták, az egyetlensejt-minták terminális vizsgálata volt, ami azt jelenti, hogy a kutatók csak bizonyos β-sejt altípusokat tudtak tanulmányozni, és csak akkor, amikor azok teljesen kifejlődtek - ez pedig meggátolta, hogy egy adott sejttípust különböző differenciálódási, érési, proliferációs, öregedési, halálozási és egyéb szakaszokban vizsgáljanak. Ha a kutatók több szakaszban is nyomon követhetnék a β-sejteket, jobban megérthetnék, hogyan változnak a sejtek az idő múlásával vagy különböző fiziológiai körülmények között.

Gu, Hodges és Lau ezért egy olyan módszert dolgoztak ki, amely képes tartósan megjelölni azokat az őssejteket, amelyek a β-sejt altípusait különböző génexpressziós kombinációkkal hozzák létre. Ezek a jelölések lehetővé tették a kutatók számára, hogy nyomon követhessék ugyanazokat a β-sejt altípusokat az idő múlásával, fejlődésük különböző szakaszaiban, így átfogó képet kaptak a β-sejt altípusokat érintő változásokról.

Az egér modellszervezeteken végzett kutatás három fő eredményt hozott.

Az első annak felfedezése volt, hogy a β-sejteket különböző génexpressziós markerekkel létrehozó progenitor sejtek olyan β-sejt altípusokat generálnak, amelyek eltérő alkalmazkodóképességgel bírnak. Ez a jövőben abban segítheti a kutatókat, hogy feltárják, hogyan alakulnak ki a különböző β-sejt altípusok, és hozzájárulhat ahhoz, hogy egy napon manipulálni tudják a progenitor sejteket, hogy bizonyos altípusokat előnyben részesítsenek másokkal szemben, ezzel csökkentve a cukorbetegség kialakulásának kockázatát.

A második észrevétel az volt, hogy a nőstény egerek által fogyasztott tápanyagok egyértelmű hatással voltak a magas és alacsony fitneszű β-sejt altípusok arányára az utódokban. Például, amikor a nőstény egerek magas zsírtartalmú diétán voltak és elhíztak, utódaikban kevesebb olyan β-sejt volt, amelyek jobban reagáltak a glükózszintre. Ez az elhízásos modell azt mutatja, hogy az anyai elhízás növeli a diabétesz kockázatát az utódoknál. Ez a terület a jövőben a kutatók és a klinikusok számára pontosabb ismeretekkel szolgálhat az örökletes hajlamosító tényezőkről.

A harmadik megfigyelés pedig az volt, hogy az a β-sejt altípus, amelyről leírták, hogy magasabb alkalmazkodóképességgel bír, csökkent mennyiségben fordult elő 2-es típusú cukorbetegségben szenvedő betegeknél. Bár az állatkísérletekből származó megállapítások nem mindig alkalmazhatók közvetlenül az emberekre, ezek az eredmények arra utalnak, hogy a laboratóriumi egérmodellek jól tükrözik a humán β-sejt altípusokat, azaz hasznosak lehetnek a humán sejtbiológiai tényezők és a cukorbetegség kockázatának további vizsgálatában.

A kutatók most arra törekednek, hogy a következő lépésben leírják, hogyan épülnek és maradnak fenn az egyes epigenetikai mintázatok a különböző β-sejt altípusokban, és hogy ezeknek a mintázatoknak a megzavarása hogyan befolyásolja a β-sejtek alkalmazkodóképességét.

“Mostani munkánknak és más kutatásoknak köszönhetően egy nap lehetőség nyílhat arra, hogy olyan étrend-kiegészítőt fejlesszünk ki, amely már a terhesség alatt csökkentheti a csecsemők diabéteszkockázatát” - nyilatkozta Gu.

Írásunk az alábbi közlemények alapján készült:

New findings reveal how β-cell subtypes influence type 2 diabetes development

Pancreatic islet β-cell subtypes are derived from biochemically-distinct and nutritionally-regulated islet progenitors

Irodalmi hivatkozás:

Monica E. Brown et al, Pancreatic islet β-cell subtypes are derived from biochemically-distinct and nutritionally-regulated islet progenitors, Nature Communications (2025). DOI: 10.1038/s41467-025-60831-0