Antioxidační gel zachovává funkci ostrůvků po odstranění slinivky břišní

Výzkumníci z Northwestern University vyvinuli nový antioxidační biomateriál, který by v budoucnu mohl výrazně usnadnit život lidem trpícím chronickou pankreatitidou.

Klíčová zjištění studie

Článek s názvem „Fázově měnící citrátová makromolekula bojuje proti oxidativnímu poškození pankreatických ostrůvků, umožňuje jejich uchycení a funkci v omentu“ byl publikován 7. června v časopise Science Advances.

Než chirurgové odeberou slinivku břišní pacientům s těžkou, bolestivou chronickou pankreatitidou, nejprve odstraní shluky tkáně produkující inzulín zvané Langerhansovy ostrůvky a transplantují je do cévního systému jater. Cílem transplantace je zachovat schopnost pacienta kontrolovat hladinu glukózy v krvi bez inzulínových injekcí.

Bohužel tento proces ničí 50–80 % ostrůvků a třetina pacientů se po operaci stává diabetikem. Tři roky po operaci potřebuje 70 % pacientů injekce inzulínu, což je doprovázeno řadou vedlejších účinků, jako je přibývání na váze, hypoglykémie a únava.

Nový přístup k transplantaci

V nové studii vědci transplantovali Langerhansovy ostrůvky do omenta, velké, ploché tukové tkáně, která vystýlá střeva, namísto jater. Aby vytvořili příznivější mikroprostředí pro ostrůvky, vědci použili antioxidační a protizánětlivý biomateriál, který se při tělesné teplotě rychle mění z kapaliny na gel.

Výsledky pokusů na zvířatech

V experimentech na myších a primátech gel úspěšně zabránil oxidačnímu stresu a zánětlivým reakcím, čímž významně zlepšil přežití a funkčnost transplantovaných ostrůvků. Toto je poprvé, kdy byl syntetický antioxidační gel použit k zachování funkčnosti transplantovaných ostrůvků.

„Ačkoli se transplantace ostrůvků v posledních letech zlepšila, dlouhodobé výsledky zůstávají neuspokojivé,“ řekl Guillermo A. Ameer, který studii vedl. „Náš nový syntetický materiál vytváří podpůrné mikroprostředí pro funkci ostrůvků. V testech na zvířatech se ukázal jako vysoce účinný a obnovil normální hladinu cukru v krvi.“

Výhody nového biomateriálu

„S tímto novým přístupem doufáme, že pacienti již nebudou nuceni volit mezi bolestí chronické pankreatitidy a komplikacemi diabetu,“ dodala Jacqueline Burkeová, první autorka studie.

Role a perspektivy

Pro pacienty žijící bez slinivky břišní mohou být vedlejší účinky, jako je regulace hladiny cukru v krvi, celoživotní výzvou. Langerhansovy ostrůvky pomáhají tělu udržovat hladinu cukru v krvi pod kontrolou. Bez funkčních ostrůvků si lidé musí často sledovat hladinu cukru v krvi a injekčně si aplikovat inzulin.

„Život bez funkčních ostrůvků představuje pro pacienty obrovskou zátěž,“ řekl Burke. „Musí se naučit počítat sacharidy, dávkovat inzulin ve správný čas a neustále sledovat hladinu glukózy. To jim zabere spoustu času a duševní energie.“

Problémy se současnou metodou

Současný standard péče o ostrůvky však bohužel často vede ke špatným výsledkům. Po operaci k odstranění slinivky břišní chirurgové ostrůvky izolují a transplantují je do jater pomocí infuze do portální žíly. Tento postup má několik běžných komplikací. Ostrůvky, které jsou v přímém kontaktu s krevním oběhem, podléhají zánětlivé reakci, více než polovina ostrůvků odumírá a transplantované ostrůvky mohou způsobit nebezpečné krevní sraženiny v játrech. Z těchto důvodů lékaři a výzkumníci hledají alternativní místo pro transplantaci.

Nový přístup s použitím citrátového roztoku

Aby ochránil ostrůvky a zlepšil výsledky, Ameer se obrátil na citrátovou biomateriálovou platformu s antioxidačními vlastnostmi, kterou vyvinul ve své laboratoři. V buněčných kulturách zůstaly myší i lidské ostrůvky uložené v citrátovém gelu životaschopné mnohem déle než ostrůvky v jiných roztocích. Po vystavení glukóze ostrůvky vylučovaly inzulín, což vykazovalo normální funkci.

Integrace do tkání

Po třech měsících tělo reabsorbovalo 80 až 90 procent biokompatibilního gelu, a v tomto okamžiku už nebyl potřeba. „Úžasné bylo, že ostrůvky regenerovaly krevní cévy,“ řekl Ameer. „Tělo vytvořilo síť nových krevních cév, které spojují ostrůvky s tělem. To je důležitý průlom, protože krevní cévy udržují ostrůvky živé a zdravé.“

Ameer plánuje v budoucnu testovat hydrogel na zvířecích modelech po delší dobu. Poznamenal také, že nový hydrogel by mohl být použit pro řadu terapií buněčné náhrady, včetně terapie kmenovými buňkami pro diabetes.