Kas β-rakkude "kvaliteet" võib määrata, kas teil tekib diabeet?

Kui tundub, et üha rohkem inimesi teie tuttavatest põeb diabeeti, siis on teil õigus. Diabeediepideemiat ei nimetata epideemiaks asjata: Ameerika Diabeediassotsiatsiooni andmetel oli 2021. aastal enam kui 10%-l USA elanikkonnast – umbes 38,4 miljonil inimesel – diabeet ja igal aastal diagnoositi veel 1,2 miljonil inimesel.

II tüüpi diabeet tekib siis, kui organism muutub insuliini suhtes resistentseks, mis on hormoon, mis aitab reguleerida veresuhkru taset. Insuliini toodavad kõhunäärme β-rakud ja II tüüpi diabeedi korral suurendavad nad insuliini tootmist, et normaliseerida suhkru taset, kuid isegi sellest ei piisa ja β-rakud lõpuks ammenduvad. Oma võtmerolli tõttu määrab β-rakkude funktsionaalne mass – st nende koguarv ja toimimisvõime – diabeedi tekke riski.

Siiski ei ole β-rakud isegi ühel ja samal inimesel ühtlased – nad jagunevad alatüüpideks, millest igaüks erineb sekretoorse aktiivsuse, ellujäämise ja jagunemisvõime poolest. Teisisõnu, igal β-raku alatüübil on erinev „vormisoleku tase“ – ja mida kõrgem see on, seda parem. Diabeedi arenedes muutuvad mõnede β-raku alatüüpide osakaalud. Kuid põhiküsimus jääb: kas diabeet muudab β-rakkude koostist ja seisundit või on just need muutused need, mis haiguseni viivad?

Siin tulevadki mängu Vanderbilti ülikooli teadlased Guoqiang Gu, Emily Hodges ja Ken Lau. Nende hiljutine töö, mis avaldati ajakirjas Nature Communications, on samm edasi selle poole, et mõista, kas β-rakkude funktsionaalset massi saab suurendada, et vähendada II tüüpi diabeedi riski. Gu ja Lau on raku- ja arengubioloogia professorid ning Hodges on biokeemia dotsent.

Β-rakkude alatüüpide uurimine pole lihtne ülesanne. Kõige sagedamini kasutatav meetod on „proovide lõppanalüüs üksikraku tasandil“, mis tähendab, et teadlased saavad konkreetseid Β-rakke uurida ainult üks kord – ja alles siis, kui need on täielikult arenenud. See ei võimalda meil jälgida sama raku alatüübi arengut eri etappidel: diferentseerumine, küpsemine, jagunemine, vananemine, surm jne. Võimalus neid kõigis etappides jälgida annaks parema arusaama sellest, kuidas rakkude seisund aja jooksul või erinevates füsioloogilistes tingimustes muutub.

Selle piirangu ületamiseks töötasid Gu, Hodges ja Lau välja meetodi, mille abil saab β-rakke andvaid eellasrakke jäädavalt märgistada erinevate geeniekspressiooni kombinatsioonidega. Need märgised võimaldasid teadlastel jälgida samu β-rakkude alatüüpe erinevates arenguetappides ja vastata põhiküsimustele suurema kindlusega.

Nende uuringud andsid kolm peamist tulemust:

1. Hiire embrüodes erinevate geneetiliste markeritega β-rakke moodustavad eellasrakud annavad täiskasvanud hiirtel erineva "sobivusastmega" β-rakkude alatüüpe. See aitab mõista, kuidas alatüübid moodustuvad ja kuidas seda protsessi saab tulevikus manipuleerida, et suurendada "tervete" β-rakkude osakaalu ja vähendada diabeediriski.
2. Emashiirte toitumine tiinuse ajal mõjutab otseselt kõrge ja madala funktsionaalsusega β-rakkude suhet järglastel. Näiteks kui ema toidetakse kõrge rasvasisaldusega dieedil ja ta on rasvunud, on tema järglastel vähem glükoositundlikke β-rakke. See mudel kinnitab, et ema rasvumine suurendab järglaste diabeedi riski. See annab arstidele ja teadlastele parema arusaama pärilikkuse ja ema tervise rollist.
3. Hiirtel tuvastatud β-rakkude alatüüpidel on analooge inimese kõhunäärmes. Lisaks on inimestel kõige suurema sobivusega alatüüp II tüüpi diabeediga patsientidel vähenenud. Kuigi kõik loomkatsete tulemused ei ole inimestele otseselt kohaldatavad, viitavad tulemused sellele, et hiiremudelid võivad olla kasulikud inimese bioloogia ja diabeedi mõistmisel.

Teadlased plaanivad nüüd uurida, kuidas täpselt epigeneetilised mustrid (eelpoolmainitud geeniekspressiooni markerid) erinevates β-rakkude alatüüpides moodustuvad ja säilivad ning kuidas nende häirimine mõjutab rakkude funktsiooni.

"Selle ja teiste uuringute abil võib tulevikus olla võimalik välja töötada rasedatele mõeldud toidulisand, mis vähendab lapse diabeediriski," ütleb Gu.

Jäävad lahtiseks ka muud olulised küsimused: kas on näiteks võimalik parandada inimese embrüonaalsetest tüvirakkudest saadud β-sarnaste rakkude funktsionaalset kvaliteeti DNA metülatsiooni (üks epigeneetilisest markerist) moduleerimise teel? Kui jah, siis kas selliseid β-rakke saaks kasutada siirdamisravis, kus II tüüpi diabeediga patsientidele siirdatakse kõrge vormisolekuga β-rakke?

Nendele küsimustele vastused tuleb veel leida.