Антиоксидантен гел запазва функцията на островите след отстраняване на панкреаса

Изследователи от Северозападния университет са разработили нов антиоксидантен биоматериал, който в бъдеще би могъл да улесни значително живота на хора, страдащи от хроничен панкреатит.

Основни констатации от проучването

Статията, озаглавена „Фазо-променящата се цитратна макромолекула, бори се с оксидативното увреждане на панкреатичните островчета, позволява присаждането и функционирането на островчетата в оментума“, е публикувана на 7 юни в списание Science Advances.

Преди хирурзите да отстранят панкреаса от пациенти с тежък, болезнен хроничен панкреатит, те първо отстраняват клъстери от инсулин-продуцираща тъкан, наречени островчета на Лангерханс, и ги трансплантират в съдовата система на черния дроб. Целта на трансплантацията е да се запази способността на пациента да контролира нивата на кръвната захар без инсулинови инжекции.

За съжаление, този процес разрушава 50-80% от островните клетки, а една трета от пациентите развиват диабет след операцията. Три години след операцията 70% от пациентите се нуждаят от инсулинови инжекции, което е съпроводено с редица странични ефекти като наддаване на тегло, хипогликемия и умора.

Нов подход към трансплантацията

В новото проучване учените са трансплантирали Лангерхансови островчета в оментума, голяма, плоска мастна тъкан, която покрива червата, вместо в черния дроб. За да създадат по-благоприятна микросреда за островчетата, изследователите са използвали антиоксидантен и противовъзпалителен биоматериал, който бързо се превръща от течност в гел при телесна температура.

Резултати от опити с животни

В експерименти с мишки и примати, гелът успешно предотвратява оксидативния стрес и възпалителните реакции, като значително подобрява оцеляването и функционалността на трансплантираните островни клетки. Това е първият път, в който синтетичен антиоксидантен гел е използван за запазване на функционалността на трансплантираните островни клетки.

„Въпреки че трансплантацията на островни клетки се е подобрила през последните години, дългосрочните резултати остават незадоволителни“, каза Гилермо А. Амеер, който ръководи изследването. „Нашият нов синтетичен материал създава поддържаща микросреда за функцията на островните клетки. При тестове върху животни той се оказа високоефективен и възстанови нормалните нива на кръвната захар.“

Предимства на новия биоматериал

„С този нов подход се надяваме, че пациентите вече няма да бъдат принуждавани да избират между болката от хроничен панкреатит и усложненията от диабета“, добави Жаклин Бърк, първи автор на изследването.

Роля и перспективи

За пациенти, живеещи без панкреас, страничните ефекти, като например контролиране на нивата на кръвната захар, могат да бъдат предизвикателство през целия живот. Островчетата на Лангерханс помагат на тялото да поддържа контрол над нивата на кръвната захар. Без функциониращи островчета, хората трябва често да следят нивата на кръвната си захар и да си инжектират инсулин.

„Животът без функционални островни клетки е огромна тежест за пациентите“, каза Бърк. „Те трябва да се научат да броят въглехидратите, да дозират инсулин в точното време и постоянно да следят нивата на глюкозата си. Това отнема много от времето и умствената им енергия.“

Проблеми с настоящия метод

Но за съжаление, настоящият стандарт за грижа за островните клетки често води до лоши резултати. След операция за отстраняване на панкреаса, хирурзите изолират островните клетки и ги трансплантират в черния дроб чрез инфузия в порталната вена. Тази процедура има няколко често срещани усложнения. Островите, които са в пряк контакт с кръвния поток, претърпяват възпалителна реакция, повече от половината от островните клетки умират и трансплантираните островни клетки могат да причинят опасни кръвни съсиреци в черния дроб. Поради тези причини лекарите и изследователите търсят алтернативно място за трансплантация.

Нов подход, използващ цитратен разтвор

За да защити островните клетки и да подобри резултатите, Амиър се обърнал към цитратна биоматериална платформа, разработена в неговата лаборатория, с антиоксидантни свойства. В клетъчни култури, както миши, така и човешки островни клетки, съхранявани в цитратен гел, оставали жизнеспособни много по-дълго от островните клетки в други разтвори. Когато били изложени на глюкоза, островните клетки секретирали инсулин, демонстрирайки нормална функционалност.

Интеграция в тъканите

След три месеца тялото е реабсорбирало 80 до 90 процента от биосъвместимия гел, като по това време той вече не е бил необходим. „Удивителното беше, че островните клетки регенерираха кръвоносните съдове“, каза Амиър. „Тялото създаде мрежа от нови кръвоносни съдове, за да свърже островните клетки с тялото. Това е важен пробив, защото кръвоносните съдове поддържат островните клетки живи и здрави.“

Амиър планира да тества хидрогела върху животински модели за по-дълъг период от време. Той също така отбеляза, че новият хидрогел може да се използва за различни терапии за клетъчно заместване, включително терапия със стволови клетки за диабет.