7 ژوئن 2024- محققان دانشگاه نورث وسترن، یک ماده زیستی آنتی اکسیدانی جدید ساخته اند که روزی می تواند تسکین بسیار مورد نیاز افراد مبتلا به پانکراتیت مزمن را فراهم کند.

این مقاله با عنوان "ماکرومولکول سیترات تغییر دهنده فاز، با آسیب اکسیداتیو جزایر پانکراس مبارزه می کند، پیوند جزایر و عملکرد آن در امنتوم را امکان پذیر می کند" در 7 ژوئن در مجلهScience Advances  منتشر شد.

جراحان قبل از برداشتن لوزالمعده از بیماران مبتلا به پانکراتیت مزمن شدید و دردناک، ابتدا خوشه های بافتی تولید کننده ی انسولین به نام جزایر لانگرهانس را جمع آوری کرده و به عروق کبد پیوند می زنند. هدف از این پیوند حفظ توانایی بیمار برای کنترل سطح قند خون خود بدون تزریق انسولین است.

متأسفانه، در طی این فرآیند به طور ناخواسته 50 تا 80 درصد جزایر از بین می روند و یک سوم بیماران پس از جراحی به دیابت مبتلا می شوند. سه سال پس از جراحی، 70 درصد بیماران نیاز به تزریق انسولین دارند که با لیستی از عوارض جانبی از جمله افزایش وزن، هیپوگلایسمی و خستگی، همراه است.

در مطالعه ی جدید، محققان به جای کبد، جزایری را از لوزالمعده به امنتوم - بافت چربی بزرگ، مسطح و پهنی که روده ها را می پوشاند - پیوند زدند، و برای ایجاد ریزمحیط سالم تری برای جزایر، محققان جزایر را با یک ماده زیستی ذاتی آنتی اکسیدان و ضد التهابی به امنتوم چسباندند که در معرض دمای بدن به سرعت از مایع به ژل تبدیل می شود.

در مطالعات بر روی موش ها و پستانداران غیر انسانی، این ژل با موفقیت از استرس اکسیداتیو و واکنش های التهابی جلوگیری کرد و به طور قابل توجهی بقا و حفظ عملکرد جزایر پیوند شده را بهبود بخشید. این اولین بار است که از یک ژل آنتی اکسیدان مصنوعی برای حفظ عملکرد جزایر پیوندی استفاده شده است.

دکتر Guillermo A. Ameer، ازدانشگاه نورث وسترن که رهبری این مطالعه را بر عهده داشت، گفت: اگرچه پیوند جزایر در طول سال‌ها بهبود یافته است، اما نتایج درازمدت ضعیف هستند.به وضوح نیاز به راه حل های جایگزین وجود دارد. ما یک ماده مصنوعی پیشرفته را مهندسی کرده ایم که یک ریزمحیط حمایتی برای عملکرد جزایر فراهم می کند. وقتی روی حیوانات آزمایش شد، موفقیت آمیز بود: عملکرد جزایر را به حداکثر رساند و سطح قند خون طبیعی را بازیابی کرد، همچنین واحدهای انسولین مورد نیاز حیوانات را کاهش داد.

دکتر ژاکلین برک، استادیار پژوهشی مهندسی بیومدیکال در نورث وسترن و نویسنده ی اول این مقاله، افزود: با این رویکرد جدید، ما امیدواریم که بیماران دیگر مجبور نباشند بین زندگی با درد فیزیکی پانکراتیت مزمن یا عوارض دیابت یکی را انتخاب کنند.

دکتر عامر متخصص در مهندسی بازساختی، استاد مهندسی زیست پزشکی در دانشکده مهندسی مک کورمیک Northwestern، و استاد جراحی در دانشکده پزشکی دانشگاه نورث وسترن فاینبرگ و مدیر مؤسس مرکز مهندسی احیا کننده پیشرفته، این تحقیق را رهبری کرد.

به خطر افتادن کیفیت زندگی

برای بیمارانی که بدون پانکراس زندگی می کنند، عوارض جانبی مانند مدیریت سطح قند خون می تواند یک مبارزه مادام العمر باشد. با ترشح انسولین در پاسخ به گلوکز، جزایر به بدن کمک می کنند تا کنترل قند خون را حفظ کند. بدون جزایر فعال، افراد باید سطح قند خون خود را به دقت کنترل کنند و مرتباً انسولین تزریق کنند.

دکتر برک گفت: زندگی بدون جزایر عملکردی بار زیادی بر دوش بیماران می گذارد. آنها باید یاد بگیرند که کربوهیدرات های رژیم غذایی خود را بشمارند، انسولین را در زمان مناسب تزریق کنند و به طور مداوم قند خون خود را کنترل کنند.حتی با دقت زیاد، درمان با انسولین برون زا به اندازه جزایر برای حفظ کنترل گلوکز موثر نیست. بیمارانی که قند خون خارج از محدوده دارند، دچار عوارضی مانند نابینایی و قطع عضو می شوند. هدف ما این است که با کمک این ماده زیستی این جزایر را حفظ کنیم تا بیماران بتوانند یک زندگی عادی داشته باشند - زندگی بدون دیابت."

دکتر عامر، گفت: کیفیت زندگی این بیماران پس از خارج کردن پانکراس از بدنشان به خطر می افتد. به جای تزریق های متعدد انسولین، ما دوست داریم تا جایی که ممکن است جزایر زیادی را جمع آوری و حفظ کنیم .اما، متأسفانه، استاندارد فعلی مراقبت برای حفظ جزایر اغلب منجر به نتایج ضعیف می شود.

پس از جراحی برای برداشتن پانکراس، جراحان جزایری را از پانکراس جدا کرده و از طریق تزریق به ورید پورت به کبد پیوند می زنند.این روش پرفیوژن داخل پورتال دارای چندین عارضه ی رایج است. جزایری که در تماس مستقیم با جریان خون هستند، دچار یک پاسخ التهابی می شوند، بیش از نیمی از جزایر می میرند و جزایر پیوندی می توانند باعث ایجاد لخته های خطرناک در کبد شوند. به همین دلایل، پزشکان و محققان به دنبال یک محل پیوند جایگزین هستند.

در مطالعات بالینی قبلی، محققان جزایری را به جای کبد به امنتوم پیوند زدند تا مشکلات لخته شدن را دور بزنند.برای محکم کردن جزایر روی امنتوم، پزشکان از پلاسمای خون خود بیماران برای تشکیل یک ژل بیولوژیک استفاده کردند. در حالی که به نظر می رسید امنتوم بهتر از کبد به عنوان محل پیوند عمل می کند، چندین مشکل از جمله لخته شدن و التهاب همچنان باقی ماند.

دکتر عامر گفت: "علاقه قابل توجهی در جوامع تحقیقاتی و پزشکی برای یافتن یک مکان جایگزین برای پیوند جزایر وجود دارد، نتایج مطالعه امنتوم دلگرم کننده بود، اما نتایج متفاوت بود. ما معتقدیم که به این دلیل است که استفاده از خون بیماران و اجزای اضافی مورد نیاز برای ایجاد ژل بیولوژیک می تواند بر تکرارپذیری در بین بیماران تاثیر بگذارد."

محلول سیترات

برای محافظت از جزایر و بهبود نتایج، دکتر عامر به پلت فرم بیومواد مبتنی بر سیترات با خواص آنتی اکسیدانی ذاتی که در آزمایشگاهش توسعه یافته بود، روی آورد. مواد زیستی مبتنی بر سیترات که در محصولات تایید شده توسط سازمان غذا و داروی ایالات متحده برای جراحی‌های اسکلتی عضلانی استفاده می‌شوند، توانایی کنترل پاسخ‌های التهابی بدن را نشان داده‌اند. دکتر عامر شروع به بررسی این موضوع کرد که آیا نسخه ای از این مواد زیستی با خواص تغییر فاز زیست تخریب پذیر و پاسخگو به دما می تواند جایگزین برتری برای ژل بیولوژیکی به دست آمده از خون باشد.

در کشت‌های سلولی، جزایر موش و انسان که در ژل مبتنی بر سیترات ذخیره شده بودند، بقای بسیار طولانی‌تر جزایر نسبت به محلول‌های دیگر ثبت شد. هنگامی که جزایر در معرض گلوکز قرار گرفتند، انسولین ترشح کرده و عملکرد طبیعی خود را نشان دادند. با حرکت فراتر از کشت سلولی، تیم  دکتر Ameer، این ژل را در مدل های حیوانی کوچک و بزرگ آزمایش کرد. این ماده که در دمای اتاق مایع است، در دمای بدن تبدیل به ژل می شود، بنابراین استفاده از آن ساده است و به راحتی در جای خود باقی می ماند.

در مطالعات حیوانی، این ژل به طور موثری جزایر را بر روی امنتوم حیوانات محکم کرد. در مقایسه با روش‌های فعلی، جزایر بیشتری زنده ماندند، و با گذشت زمان، حیوانات سطح طبیعی قند خون خود را بازیابی کردند. به گفته ی دکتر عامر، موفقیت تا حدی به دلیل زیست سازگاری و ماهیت آنتی اکسیدانی این ماده ی جدید است.

دکتر عامر افزود: «جزایر به اکسیژن بسیار حساس هستند. آنها تحت تأثیر اکسیژن بسیار کم و اکسیژن بسیار زیاد قرار می گیرند. خواص آنتی اکسیدانی ذاتی این ماده از سلول ها محافظت می کند. پلاسمای خون خود بیمار سطح حفاظتی یکسانی را ارائه نمی دهد».

ادغام در بافت ها

پس از حدود سه ماه، بدن 80-90 درصد ژل زیست سازگار را جذب کرد. اما در آن مرحله دیگر نیازی به آن نبود.

دکتر عامر گفت: «چیزی که جالب بود این بود که این جزایر رگ‌های خونی جدیدی ساختند. بدن شبکه‌ای از رگ‌های خونی جدید برای اتصال مجدد جزایر به بدن ایجاد کرد. این یک پیشرفت بزرگ بود زیرا رگ‌های خونی با رساندن اکسیژن و مواد مغذی به جزایر، آنها را زنده و سالم نگه می‌دارد، در همین حال، ژل ما به راحتی توسط بافت اطراف جذب شد و شواهد کمی از خود به جای گذاشت».

در مرحله بعد، دکتر عامر قصد دارد هیدروژل خود را در مدل های حیوانی در مدت زمان طولانی تری آزمایش کند. او گفت که هیدروژل جدید همچنین می تواند برای درمان های جایگزین سلولی مختلف، از جمله سلول های بتای مشتق شده از سلول های بنیادی برای درمان دیابت، استفاده شود.

منبع:

https://medicalxpress.com/news/2024-06-antioxidant-gel-islet-function-pancreas.html