Η αποκλειστική “άδεια” παραγωγής ινσουλίνης στον ανθρώπινο οργανισμό ανήκει στα βήτα κύτταρα που είναι διάσπαρτα σε όλο το πάγκρεας. Επειδή, όμως, τα βήτα κύτταρα μπορεί να γίνουν σπάνια ή δυσλειτουργικά σε άτομα με διαβήτη, οι επιστήμονες έχουν αναζητήσει άλλα κύτταρα που θα μπορούσαν να παρακινηθούν να παρασκευάσουν τη ζωτική ορμόνη που ρυθμίζει τη γλυκόζη. Σε μια μελέτη που δημοσιεύτηκε στο Nature Medicine, ερευνητές από το Ινστιτούτο Επιστημών Weizmann και από τη Σχολή Ιατρικής του Yale ανακάλυψαν κύτταρα που παράγουν ινσουλίνη σε ένα απροσδόκητο μέρος, το εμβρυϊκό έντερο. Αυτή η ανακάλυψη μπορεί να ανοίξει νέες κατευθύνσεις στη μελλοντική ανάπτυξη πιθανών θεραπειών για τον διαβήτη.

Όταν το έμβρυο μεγαλώνει στη μήτρα, πολλά από τα κύτταρά του είναι … αναποφάσιστα για τη μελλοντική μοίρα τους, διατηρώντας την ταυτότητά τους ρευστή για λίγο. Αυτό ισχύει ιδιαίτερα για τα κύτταρα του εντέρου του εμβρύου: Στο δεύτερο τρίμηνο το έντερο έχει ήδη σχηματιστεί πλήρως, αλλά όσο βρίσκεται ακόμα στη μήτρα δεν χρειάζεται να απορροφήσει τροφή ή να αποτρέψει τη μόλυνση. Ο καθηγητής Shalev Itzkovitz του Τμήματος Μοριακής Κυτταρικής Βιολογίας του Weizmann ένωσε τις δυνάμεις του με την παιδίατρο Liza Konnikova της Ιατρικής Σχολής του Yale για να μάθει για ασυνήθιστα “καθήκοντα” —για παράδειγμα, την ανάληψη της παραγωγής ινσουλίνης— που μπορεί να αναλαμβάνουν τα εμβρυϊκά εντερικά κύτταρα.

Η μελέτη

Στη μελέτη, ο Ph.D μαθητής του Shalev, Adi Egozi, και οι ομάδες Weizmann και Yale δημιούργησαν έναν άτλαντα εμβρυϊκών εντερικών κυττάρων χρησιμοποιώντας μια προηγμένη τεχνολογία που ονομάζεται αλληλουχία RNA. Αυτή η τεχνολογία δημιουργεί προφίλ ολόκληρης της γονιδιακής έκφρασης σε χιλιάδες μεμονωμένα κύτταρα ταυτόχρονα. Στη συνέχεια, οι ερευνητές συνέκριναν αυτά τα προφίλ με αυτά των κυττάρων στα έντερα των νεογνών. Έδωσαν ιδιαίτερη προσοχή στα κύτταρα που παράγουν ορμόνες, τα οποία αποτελούν μόνο το 1% όλων των κυττάρων του εντέρου, αλλά είναι εξαιρετικά σημαντικά επειδή απελευθερώνουν ορμόνες που έχουν κρίσιμους ρυθμιστικούς ρόλους στο μεταβολισμό του σώματος.

Πράγματι, η συγκριτική μελέτη έδειξε εμβρυϊκά κύτταρα του τύπου K/L που εξέφραζαν το γονίδιο της ινσουλίνης στο λεπτό έντερο. Μέχρι τώρα, αυτό το γονίδιο ήταν γνωστό ότι εκφραζόταν μόνο στα βήτα κύτταρα του παγκρέατος. Τα νεογέννητα λεπτά έντερα περιείχαν επίσης κύτταρα του τύπου K/L, αλλά σε αντίθεση με τα εμβρυϊκά εντερικά κύτταρα, αυτά δεν εξέφραζαν ινσουλίνη.

Οι επιστήμονες ονόμασαν τα κύτταρα που εντοπίστηκαν πρόσφατα FIKL, στα οποία το F σημαίνει εμβρυϊκό και το I για ινσουλίνη. Αυτά τα κύτταρα αποτελούν μόνο περίπου το 2% των κυττάρων που παράγουν ορμόνες στο εμβρυϊκό έντερο ή 0,0002 όλων των εντερικών κυττάρων, αλλά υπάρχουν σε σχετικά σημαντικό αριθμό επειδή η επένδυση του ανθρώπινου εντέρου καλύπτει μια τεράστια περιοχή.

Μεγάλη παραγωγή ινσουλίνης από το εμβρυϊκό έντερο

Εκτός από το γονίδιο που παράγει ινσουλίνη, τα κύτταρα FIKL βρέθηκαν να εκφράζουν ένα ολόκληρο μοριακό πρόγραμμα που θα μπορούσε να υποστηρίξει τη δραστηριότητα της ορμόνης, συμπεριλαμβανομένων γονιδίων για την αίσθηση της γλυκόζης και για τη διασφάλιση της απελευθέρωσης της ινσουλίνης από το κύτταρο. Επιπλέον, τα κύτταρα FIKL βρέθηκαν να παράγουν ινσουλίνη σε μεγάλες ποσότητες. Όπως και στα βήτα κύτταρα, το γονίδιο της ινσουλίνης τους ήταν εξαιρετικά ενεργό, δημιουργώντας δεκάδες χιλιάδες αντίγραφα μορίων αγγελιαφόρου RNA, αριθμός που είναι πολύ μεγαλύτερος από τον μέσο όρο του ανθρώπινου γονιδιώματος (περίπου δέκα αντίγραφα ανά γονίδιο κάθε φορά). Ένας άλλος παραλληλισμός με τα βήτα κύτταρα προέκυψε όταν οι επιστήμονες πραγματοποίησαν απεικόνιση του RNA και άλλων μορίων μέσα στα κύτταρα: τόσο τα βήτα όσο και τα κύτταρα FIKL τοποθετήθηκαν με παρόμοιο τρόπο, έτσι ώστε το RNA της ινσουλίνης να βλέπει προς το κέντρο του κυττάρου, ενώ η ίδια η ορμόνη συσσωρεύεται στην προς τα έξω πλευρά του κυττάρου, διευκολύνοντας την απελευθέρωσή του.

Γιατί συμβαίνει

Το γιατί το εμβρυϊκό έντερο περιέχει κύτταρα που παράγουν ινσουλίνη δεν έχει ακόμη διευκρινιστεί. Τα κύτταρα στη μελέτη προέρχονταν από μια τράπεζα εμβρυϊκών ιστών και η κατάσταση της υγείας των μητέρων τους ήταν άγνωστη. Η εγκυμοσύνη μερικές φορές μεταβάλλει τα επίπεδα ινσουλίνης και γλυκόζης της μητέρας, επομένως είναι πιθανό το πρόγραμμα ινσουλίνης να ενεργοποιήθηκε ως απόκριση στον διαβήτη κύησης της μητέρας, για να βοηθήσει το έμβρυο να αντιμετωπίσει τα υψηλά επίπεδα γλυκόζης στο αίμα της μητέρας. Η ινσουλίνη που παράγεται από το έντερο μπορεί επίσης να έχει τοπική επίδραση, υποστηρίζοντας την ανάπτυξη του ταχέως αναπτυσσόμενου εντέρου.

Το τι απενεργοποιεί το πρόγραμμα παραγωγής ινσουλίνης κατά τη γέννηση είναι επίσης άγνωστο. Ωστόσο, το κρίσιμο ερώτημα, σύμφωνα με τον Itzkovitz, είναι εάν μπορεί να επανενεργοποιηθεί.

“Ίσως μια μέρα αυτό το αδρανές πρόγραμμα για την παραγωγή ινσουλίνης μπορεί να αφυπνιστεί σε άτομα με διαβήτη”, λέει ο Itzkovitz. «Αν ναι, τα κύτταρα στην εντερική επένδυση θα μπορούσαν να αποτελέσουν μια θαυμάσια πηγή ινσουλίνης επειδή ανανεώνονται συνεχώς, αυτό θα ήταν ένα ειδικό πλεονέκτημα για άτομα με διαβήτη τύπου 1, των οποίων τα κύτταρα που παράγουν ινσουλίνη καταστρέφονται συνεχώς από το ανοσοποιητικό σύστημα”.

Σε άτομα με διαβήτη τύπου 2, τα βήτα κύτταρα επίσης συχνά χάνονται επειδή καταρρέουν υπό το βάρος της αντιμετώπισης των υψηλών επιπέδων γλυκόζης. Μέχρι τώρα, η έρευνα για τη θεραπεία του διαβήτη με μεταμοσχεύσεις κυττάρων για την αντικατάσταση της απώλειας βασιζόταν κυρίως στη χρήση βλαστοκυττάρων ή στη μηχανική κυττάρων εκτός από τα βήτα κύτταρα για την παραγωγή ινσουλίνης.

Με πληροφορίες από Medical Xpress