28 نوامبر 2022- جزایر پانکراس اندام های کوچکی هستند که انسولین و چندین هورمون پپتیدی دیگر را برای کنترل سطح قند خون تولید و ترشح می کنند. اگرچه مطالعات مختلف قبلا به نحوه ی ارتباط سلول های پانکراس با یکدیگر پرداخته اند، اما هنوز ماهیت دقیق این سیگنال های شیمیایی ناشناخته مانده است. در یک مطالعه جدید، محققان مجموعه ی جدیدی از مولکول‌ها را اندازه‌گیری کرده‌اند، تا تعیین کنند که چگونه این ارتباط سلول به سلول در جزایر پانکراس افراد سالم و افراد مبتلا به دیابت نوع 2 تغییر می‌کند تا اهداف درمانی جدیدی را شناسایی نمایند.

جزایر لانگرهانس در لوزالمعده، مجموعه‌ای از سلول‌ها هستند که به کنترل سطح قند خون با دو هورمون متمایز کمک می‌کنند: سلول‌های تولید کننده انسولین باعث کاهش سطح گلوکز خون و سلول‌های تولید کننده گلوکاگون باعث افزایش سطح گلوکز خون می‌شوند. ما صدها هزار جزیره در پانکراس داریم و هر یک از این جزایر سلول های آزاد کننده انسولین(سلولهای بتا) زیادی دارند. بنابراین، علاوه بر هورمون‌های انسولین و گلوکاگون، سلول‌ها از مولکول‌های سیگنال‌ دهنده ی دیگری نیز استفاده می‌کنند که به سلول‌های جزایر اجازه می‌دهند تا با یکدیگر ارتباط برقرار کرده و فعالیت‌های خود را با هم هماهنگ کنند.

دکتر جاناتان سویدلر، استاد شیمی و مدیر دانشکده علوم شیمی در دانشگاه ایلینویز، گفت: یک جزیره می‌تواند از چند صد تا چند هزار سلول تشکیل شده باشد که در اصل باید با یکدیگر صحبت کنند تا کنترل دقیقی بر ترشح هورمون‌هایی داشته باشند که به کنترل قند خون کمک می‌کنند، نه تنها در انسان، بلکه همچنین در بیشتر حیوانات، هنوز به خوبی درک نشده است که چگونه آنها می توانند با یکدیگر صحبت کنند تا این هورمون ها را همزمان و بطور متعادلی ترشح کنند.

جالب اینجاست که تحقیقات قبلی نشان داده است که مولکول هایی که عملکردهای مهمی را در مغز انجام می دهند - انتقال دهنده های عصبی مانند سروتونین،GABA  و استیل کولین - همچنین توسط این سلول ها در پانکراس استفاده می شوند. علاوه بر این، سایر محققان دریافته اند که اسیدهای آمینه ی D، نیز ممکن است در سیگنال دهی سلولی نقش داشته باشند. با این حال، نحوه استفاده جزایر از این مواد شیمیایی و تفاوت آنها در یک بیمار دیابتی نوع 2 مشخص نیست.

پرفسور سویدلر، گفت: نگاه به انواع مختلف مولکول ها مهم است، زیرا وقتی دارویی مصرف می کنید که بر این مولکول ها در سایر قسمت های بدن تأثیر می گذارند، ممکن است بر عملکرد جزایر نیز تأثیر بگذارند. بنابراین، اطلاعاتی در مورد درمان های بالقوه ای که مجاز به استفاده از آنها هستید را به شما می دهد.

برای این مطالعه، محققان از جزایر پانکراس از اهداکنندگان انسان سالم، بیماران پیش دیابتی و بیماران مبتلا به دیابت نوع 2، استفاده کردند. آنها انتقال دهنده های عصبی را با استفاده از طیف سنجی جرمی الکتروفورز ناحیه مویرگی اندازه گیری کردند، تکنیکی که مولکول های یک نمونه را جدا می کند و سپس آنها را شناسایی می نماید. تمام 11 انتقال دهنده عصبی که محققان آنها را بررسی کردند در هر دو نوع سلول جزایر وجود داشتند. با این حال، آن‌ها تفاوت‌های زیادی را در GABA مشاهده کردند، جایی که سطوح آن در جزایر افراد سالم در مقایسه با جزایر افراد مبتلا به دیابت نوع 2 ، بالاتر بود.

پرفسور سویدلر، گفت: این موضوع تعجب آور بود، اگرچه لوزالمعده در مقایسه با مغز که میلیاردها سلول دارد، تنها حاوی چندین هزار سلول است، اما از بیشتر انتقال دهنده هایی استفاده می کند که ما آنها را با مغز مرتبط می دانیم. پیچیدگی شیمیایی این جزایر شگفت‌انگیز است و جالب است که مجموعه مواد شیمیایی آن‌ طور که انتظار دارید، کاهش نمی‌یابند.

در بدن ما، آمینو اسیدها می توانند دو شکل داشته باشند: اسیدهای آمینهL ، که به عنوان بلوک های سازنده پروتئین ها استفاده می شوند و اسیدهای آمینهD ، که به عنوان سیگنال های ارتباطی استفاده می شوند. تاکنون، یکی از دلایلی که رمزگشایی نقش اسیدهای آمینه D را بسیار سخت کرده بود، عدم وجود تکنیک هایی با حساسیت بالا برای تشخیص این دو نوع اسید آمینه بود. پرفسور سویدلر گفت: سلول ها دارای پس زمینه عظیمی از اسیدهای آمینه L هستند که مانند چوبهایی است که برای ساختن خانه استفاده می کنیم. شما باید رویکردی حساس داشته باشید تا بتوانید اسیدهای آمینه D را از این پس زمینه عظیم، متمایز کنید.

برای انجام این کار، گروه از الکتروفورز مویرگی با فلورسانس ناشی از لیزر استفاده کردند، تکنیکی که به دلیل حساسیت بالای آن معروف شده است. آنها دریافتند که در بین اسیدهای آمینه مختلف، درصد اسید آمینه ی -Dسرین در جزایر افراد سالم در مقایسه با جزایر افراد مبتلا به دیابت نوع 2 بیشتر است. پرفسور سویدلر، گفت: برخلاف مطالعات قبلی، رویکرد ما یک پرتره مولکولی را ارائه داد که به ما اجازه داد که بفهمیم تغییر غلظت در چه مولکول‌هایی رخ داده است که بسیار جالب و قابل توجه بود.

در این مطالعه، محققان از گروه بندی جزایر برای مقایسه استفاده کردند. در مرحله بعد، آنها قصد دارند که جزایر منفرد یا حتی سلول های جداگانه در یک جزیره را بررسی کنند. پرفسور سویدلر، گفت: شما می توانید تصور کنید که در فردی که شروع به نشان دادن علایم دیابت نوع 2 کرده است، برخی از جزایر ممکن است سالم و برخی دیگر ناسالم باشند. بررسی تفاوت ها در جزایر بطور جداگانه آموزنده تر خواهد بود، حتی اگر کار بسیار بیشتری نیاز داشته باشد.

محققان همچنین در حال کار بر روی مدل‌های موش برای درک این موضوع هستند که چگونه اسیدهای آمینه راه خود را از روده به لوزالمعده پیدا می کنند. پرفسور سویدلر، گفت: ما می خواهیم بفهمیم این اسیدهای آمینه چگونه با هورمون های پانکراسی که از جزایر آزاد می شوند، ارتباط دارند. ما این آزمایش ها را هم روی موش ها و هم بر روی جزایر دارای کیفیت مناسب برای پیوند، انجام می دهیم.

این مطالعه در ژورنال Metabolites منتشر شد.

منبع:

https://medicalxpress.com/news/2022-11-differences-healthy-diabetes-affected-pancreatic-islets.html