Může „kvalita“ β buněk určovat, zda se u vás rozvine cukrovka?

Pokud se vám zdá, že s cukrovkou se potýká stále více lidí, které znáte, máte pravdu. Epidemie cukrovky se epidemií nenazývá jen tak pro nic za nic: Podle Americké diabetologické asociace mělo v roce 2021 cukrovku více než 10 % populace USA – přibližně 38,4 milionu lidí – a každý rok je diagnostikována u dalších 1,2 milionu lidí.

Diabetes 2. typu se rozvíjí, když se tělo stane rezistentním na inzulín, hormon, který pomáhá regulovat hladinu glukózy v krvi. Inzulín produkují pankreatické β-buňky a u diabetu 2. typu zvyšují produkci inzulínu ve snaze normalizovat hladinu cukru, ale ani to nestačí a β-buňky se nakonec vyčerpají. Vzhledem ke své klíčové roli určuje riziko vzniku diabetu funkční hmotnost β-buněk – tedy jejich celkový počet a schopnost fungovat.

β-buňky však nejsou jednotné ani u téže osoby – dělí se na podtypy, z nichž každý se liší sekreční aktivitou, přežitím a schopností dělení. Jinými slovy, každý podtyp β-buněk má jinou „úroveň zdatnosti“ – a čím vyšší je, tím lépe. S rozvojem diabetu se mění podíly některých podtypů β-buněk. Klíčovou otázkou však zůstává: mění diabetes složení a stav β-buněk, nebo právě tyto změny vedou k onemocnění?

A právě zde přicházejí na řadu vědci Guoqiang Gu, Emily Hodges a Ken Lau z Vanderbiltovy univerzity. Jejich nedávná práce, publikovaná v časopise Nature Communications, je krokem k pochopení toho, zda lze zvýšit funkční hmotnost β buněk, aby se snížilo riziko diabetu 2. typu. Gu a Lau jsou profesory buněčné a vývojové biologie a Hodges je odborným asistentem biochemie.

Studium podtypů β-buněk není snadný úkol. Nejběžnější používanou metodou je „terminální analýza vzorků na úrovni jednotlivých buněk“, což znamená, že vědci mohou studovat specifické β-buňky pouze jednou – a pouze tehdy, když jsou plně vyvinuté. To nám neumožňuje sledovat vývoj stejného buněčného podtypu v různých fázích: diferenciace, zrání, dělení, stárnutí, smrt atd. Schopnost pozorovat je ve všech fázích by poskytla lepší pochopení toho, jak se stav buněk mění v čase nebo za různých fyziologických podmínek.

Aby toto omezení překonali, vyvinuli Gu, Hodges a Lau metodu, která umožňuje trvale označit progenitorové buňky, z nichž vznikají β buňky, různými kombinacemi genové exprese. Tyto značky umožnily vědcům sledovat stejné podtypy β buněk v různých fázích vývoje a s větší jistotou odpovídat na základní otázky.

Jejich výzkum přinesl tři hlavní zjištění:

1. Progenitorové buňky, které v myších embryích tvoří β buňky s různými genetickými markery, dávají u dospělých myší vzniknout podtypům β buněk s různým stupněm „zdatnosti“. To pomáhá pochopit, jak se tyto podtypy tvoří a jak lze tento proces v budoucnu manipulovat s cílem zvýšit podíl „zdravých“ β buněk a snížit riziko cukrovky.
2. Strava samic myší během březosti přímo ovlivňuje poměr vysoce funkčních a nízkofunkčních β-buněk u potomků. Například pokud je matka krmena stravou s vysokým obsahem tuku a je obézní, její potomci mají méně glukózosenzitivních β-buněk. Tento model potvrzuje, že mateřská obezita zvyšuje riziko cukrovky u potomků. To dává lékařům a výzkumníkům lepší pochopení role dědičnosti a mateřského zdraví.
3. Podtypy β-buněk identifikované u myší mají analogy v lidské slinivce břišní. Navíc podtyp, který má největší zdatnost u lidí, je u pacientů s diabetem 2. typu snížený. I když ne všechna zjištění u zvířat lze přímo aplikovat na člověka, výsledky naznačují, že myší modely mohou být užitečné pro pochopení lidské biologie a diabetu.

Vědci nyní plánují studovat, jak přesně se epigenetické vzorce (výše zmíněné markery genové exprese) tvoří a udržují v různých podtypech β-buněk a jak jejich narušení ovlivňuje buněčné funkce.

„S tímto a dalším výzkumem by mohlo být v budoucnu možné vyvinout doplněk stravy pro těhotné ženy, který by snižoval riziko cukrovky u dítěte,“ říká Gu.

Další důležité otázky zůstávají: je například možné zlepšit funkční kvalitu β-like buněk odvozených z lidských embryonálních kmenových buněk modulací metylace DNA (jednoho z epigenetických markerů)? Pokud ano, mohly by být takové β-buňky použity v transplantační terapii, při které jsou pacientům s diabetem 2. typu transplantovány β-buňky s vysokou úrovní zdatnosti?

Odpovědi na tyto otázky je stále třeba najít.