Антиоксидантный гель сохраняет функцию островков после удаления поджелудочной железы

Исследователи из Северо-Западного университета разработали новый антиоксидантный биоматериал, который в будущем может значительно облегчить жизнь людям, страдающим хроническим панкреатитом.

Основные выводы исследования

Статья "Phase-changing citrate macromolecule combats oxidative pancreatic islet damage, enables islet engraftment and function in the omentum" была опубликована 7 июня в журнале Science Advances.

Перед тем как хирурги удаляют поджелудочную железу у пациентов с тяжелым, болезненным хроническим панкреатитом, они сначала извлекают кластеры тканей, производящих инсулин, называемые островками Лангерганса, и пересаживают их в сосудистую систему печени. Цель пересадки заключается в сохранении способности пациента контролировать уровень глюкозы в крови без инъекций инсулина.

К сожалению, этот процесс разрушает 50-80% островков, и треть пациентов становится диабетиками после операции. Через три года после операции 70% пациентов нуждаются в инъекциях инсулина, что сопровождается рядом побочных эффектов, таких как увеличение веса, гипогликемия и усталость.

Новый подход к трансплантации

В новом исследовании ученые пересадили островки Лангерганса в сальник — большую плоскую жировую ткань, покрывающую кишечник, вместо печени. Для создания более благоприятной микросреды для островков исследователи использовали антиоксидантный и противовоспалительный биоматериал, который быстро превращается из жидкости в гель при температуре тела.

Результаты экспериментов на животных

В экспериментах на мышах и приматах гель успешно предотвращал окислительный стресс и воспалительные реакции, значительно улучшая выживаемость и функциональность трансплантированных островков. Это первый случай использования синтетического антиоксидантного геля для сохранения функциональности трансплантированных островков.

"Хотя трансплантация островков улучшилась за последние годы, долгосрочные результаты остаются неудовлетворительными," сказал Гильермо А. Амеер, руководивший исследованием. "Наш новый синтетический материал создает поддерживающую микросреду для функционирования островков. При тестировании на животных он показал высокую эффективность и восстановил нормальные уровни сахара в крови."

Преимущества нового биоматериала

"С этим новым подходом мы надеемся, что пациенты больше не будут вынуждены выбирать между болью от хронического панкреатита и осложнениями диабета," добавила Жаклин Бёрк, первый автор исследования.

Роль и перспективы

Для пациентов, живущих без поджелудочной железы, побочные эффекты, такие как управление уровнями сахара в крови, могут стать пожизненной проблемой. Островки Лангерганса помогают организму поддерживать контроль уровня сахара в крови. Без функционирующих островков людям приходится часто контролировать уровень сахара в крови и делать инъекции инсулина.

"Жизнь без функциональных островков представляет огромную нагрузку на пациентов," сказала Бёрк. "Они должны научиться считать углеводы, дозировать инсулин в нужное время и постоянно контролировать уровень глюкозы. Это занимает много их времени и умственной энергии."

Проблемы текущего метода

Но, к сожалению, текущий стандарт ухода за островками часто приводит к плохим результатам. После операции по удалению поджелудочной железы хирурги изолируют островки и пересаживают их в печень через инфузию портальной вены. Эта процедура имеет несколько распространенных осложнений. Островки, находящиеся в непосредственном контакте с кровотоком, подвергаются воспалительной реакции, более половины островков погибают, а трансплантированные островки могут вызывать опасные тромбы в печени. По этим причинам врачи и исследователи искали альтернативное место для трансплантации.

Новый подход с использованием цитратного раствора

Для защиты островков и улучшения результатов Амеер обратился к платформе цитратных биоматериалов с антиоксидантными свойствами, разработанной в его лаборатории. В клеточных культурах как мышиные, так и человеческие островки, хранившиеся в цитратном геле, сохраняли жизнеспособность гораздо дольше, чем островки в других растворах. При воздействии глюкозы островки секретировали инсулин, демонстрируя нормальную функциональность.

Интеграция в ткани

Через три месяца организм ресорбировал 80-90% биосовместимого геля, и к этому моменту он уже не был необходим. "Что было удивительным, так это то, что островки регенерировали кровеносные сосуды," сказал Амеер. "Организм создал сеть новых кровеносных сосудов для соединения островков с телом. Это важный прорыв, так как кровеносные сосуды поддерживают жизнь и здоровье островков."

Далее Амеер планирует тестировать гидрогель на животных моделях в течение более длительного времени. Он также отметил, что новый гидрогель можно использовать для различных клеточных заменительных терапий, включая стволовые клетки для лечения диабета.