Μπορεί η «ποιότητα» των β κυττάρων να καθορίσει εάν θα αναπτύξετε διαβήτη;

Αν σας φαίνεται ότι όλο και περισσότεροι άνθρωποι που γνωρίζετε αντιμετωπίζουν διαβήτη, έχετε δίκιο. Η επιδημία του διαβήτη δεν αποκαλείται επιδημία τυχαία: Σύμφωνα με την Αμερικανική Ένωση Διαβήτη, περισσότερο από το 10% του πληθυσμού των ΗΠΑ - περίπου 38,4 εκατομμύρια άνθρωποι - είχαν διαβήτη το 2021, με άλλα 1,2 εκατομμύρια άτομα να διαγιγνώσκονται κάθε χρόνο.

Ο διαβήτης τύπου 2 αναπτύσσεται όταν το σώμα γίνεται ανθεκτικό στην ινσουλίνη, μια ορμόνη που βοηθά στη ρύθμιση των επιπέδων γλυκόζης στο αίμα. Η ινσουλίνη παράγεται από τα β-κύτταρα του παγκρέατος και στον διαβήτη τύπου 2, αυτά αυξάνουν την παραγωγή ινσουλίνης σε μια προσπάθεια να ομαλοποιήσουν τα επίπεδα σακχάρου, αλλά ούτε αυτό είναι αρκετό και τα β-κύτταρα τελικά εξαντλούνται. Λόγω του βασικού τους ρόλου, η λειτουργική μάζα των β-κυττάρων - δηλαδή ο συνολικός αριθμός και η ικανότητά τους να λειτουργούν - καθορίζει τον κίνδυνο εμφάνισης διαβήτη.

Ωστόσο, τα β-κύτταρα δεν είναι ομοιόμορφα ακόμη και στο ίδιο άτομο – χωρίζονται σε υποτύπους, καθένας από τους οποίους διαφέρει ως προς την εκκριτική δραστηριότητα, την επιβίωση και την ικανότητα διαίρεσής τους. Με άλλα λόγια, κάθε υποτύπος β-κυττάρων έχει διαφορετικό «επίπεδο φυσικής κατάστασης» – και όσο υψηλότερο είναι, τόσο το καλύτερο. Καθώς αναπτύσσεται ο διαβήτης, οι αναλογίες ορισμένων υποτύπων β-κυττάρων αλλάζουν. Αλλά το βασικό ερώτημα παραμένει: αλλάζει ο διαβήτης τη σύνθεση και την κατάσταση των β-κυττάρων ή μήπως αυτές οι αλλαγές οδηγούν στην ασθένεια;

Εδώ ακριβώς έρχονται στο προσκήνιο οι επιστήμονες Guoqiang Gu, Emily Hodges και Ken Lau του Πανεπιστημίου Vanderbilt. Η πρόσφατη εργασία τους, που δημοσιεύτηκε στο περιοδικό Nature Communications, αποτελεί ένα βήμα προς την κατανόηση του κατά πόσον η λειτουργική μάζα των β κυττάρων μπορεί να αυξηθεί για να μειωθεί ο κίνδυνος διαβήτη τύπου 2. Οι Gu και Lau είναι καθηγητές κυτταρικής και αναπτυξιακής βιολογίας, και ο Hodges είναι επίκουρος καθηγητής βιοχημείας.

Η μελέτη των υποτύπων β-κυττάρων δεν είναι εύκολη υπόθεση. Η πιο συνηθισμένη μέθοδος που χρησιμοποιείται είναι η «τελική ανάλυση δειγμάτων σε επίπεδο ενός κυττάρου», που σημαίνει ότι οι επιστήμονες μπορούν να μελετήσουν συγκεκριμένα β-κύτταρα μόνο μία φορά — και μόνο όταν είναι πλήρως ανεπτυγμένα. Αυτό δεν μας επιτρέπει να παρακολουθούμε την ανάπτυξη του ίδιου υποτύπου κυττάρου σε διαφορετικά στάδια: διαφοροποίηση, ωρίμανση, διαίρεση, γήρανση, θάνατος κ.λπ. Η δυνατότητα παρατήρησής τους σε όλα τα στάδια θα παρείχε καλύτερη κατανόηση του πώς αλλάζει η κατάσταση των κυττάρων με την πάροδο του χρόνου ή υπό διαφορετικές φυσιολογικές συνθήκες.

Για να ξεπεράσουν αυτόν τον περιορισμό, οι Gu, Hodges και Lau ανέπτυξαν μια μέθοδο για τη μόνιμη σήμανση των προγονικών κυττάρων που δημιουργούν β κύτταρα με διαφορετικούς συνδυασμούς γονιδιακής έκφρασης. Αυτές οι ετικέτες επέτρεψαν στους ερευνητές να παρακολουθούν τους ίδιους υποτύπους β κυττάρων σε διαφορετικά στάδια ανάπτυξης και να απαντούν σε θεμελιώδη ερωτήματα με μεγαλύτερη σιγουριά.

Η έρευνά τους κατέληξε σε τρία κύρια ευρήματα:

1. Τα προγονικά κύτταρα που σχηματίζουν β κύτταρα με διαφορετικούς γενετικούς δείκτες σε έμβρυα ποντικού δημιουργούν υποτύπους β κυττάρων με διαφορετικούς βαθμούς «κατάλληλης φυσικής κατάστασης» σε ενήλικα ποντίκια. Αυτό βοηθά στην κατανόηση του πώς σχηματίζονται οι υποτύποι και πώς αυτή η διαδικασία μπορεί να χειραγωγηθεί στο μέλλον για να αυξηθεί το ποσοστό των «υγιών» β κυττάρων και να μειωθεί ο κίνδυνος διαβήτη.
2. Η διατροφή των θηλυκών ποντικών κατά τη διάρκεια της εγκυμοσύνης επηρεάζει άμεσα την αναλογία των β-κυττάρων υψηλής και χαμηλής λειτουργίας στους απογόνους. Για παράδειγμα, εάν η μητέρα τρέφεται με δίαιτα υψηλής περιεκτικότητας σε λιπαρά και είναι παχύσαρκη, οι απόγονοί της έχουν λιγότερα β-κύτταρα που ανιχνεύουν τη γλυκόζη. Αυτό το μοντέλο επιβεβαιώνει ότι η μητρική παχυσαρκία αυξάνει τον κίνδυνο διαβήτη στους απογόνους. Αυτό δίνει στους γιατρούς και τους ερευνητές καλύτερη κατανόηση του ρόλου της κληρονομικότητας και της μητρικής υγείας.
3. Οι υποτύποι β-κυττάρων που εντοπίστηκαν σε ποντίκια έχουν ανάλογα στο ανθρώπινο πάγκρεας. Επιπλέον, ο υποτύπος που έχει τη μεγαλύτερη φυσική κατάσταση στους ανθρώπους μειώνεται σε ασθενείς με διαβήτη τύπου 2. Ενώ δεν είναι όλα τα ευρήματα σε ζώα άμεσα εφαρμόσιμα στους ανθρώπους, τα αποτελέσματα υποδηλώνουν ότι τα μοντέλα ποντικών μπορεί να είναι χρήσιμα για την κατανόηση της ανθρώπινης βιολογίας και του διαβήτη.

Οι ερευνητές σχεδιάζουν τώρα να μελετήσουν πώς ακριβώς σχηματίζονται και διατηρούνται τα επιγενετικά πρότυπα (οι προαναφερθέντες δείκτες γονιδιακής έκφρασης) σε διαφορετικούς υποτύπους β-κυττάρων και πώς η διαταραχή τους επηρεάζει την κυτταρική λειτουργία.

«Με αυτήν και άλλες έρευνες, ίσως είναι δυνατό στο μέλλον να αναπτυχθεί ένα συμπλήρωμα διατροφής για έγκυες γυναίκες που μειώνει τον κίνδυνο διαβήτη στο παιδί», λέει ο Gu.

Άλλα σημαντικά ερωτήματα παραμένουν: είναι δυνατόν, για παράδειγμα, να βελτιωθεί η λειτουργική ποιότητα των β-λεμφοκυττάρων που προέρχονται από ανθρώπινα εμβρυϊκά βλαστοκύτταρα μέσω της τροποποίησης της μεθυλίωσης του DNA (ένας από τους επιγενετικούς δείκτες); Εάν ναι, θα μπορούσαν τέτοια β-κύτταρα να χρησιμοποιηθούν στη μεταμοσχευτική θεραπεία, στην οποία σε ασθενείς με διαβήτη τύπου 2 μεταμοσχεύονται β-κύτταρα με υψηλό επίπεδο φυσικής κατάστασης;

Οι απαντήσεις σε αυτά τα ερωτήματα μένει να βρεθούν.