Komórki trzustki sterujące poziomem glukozy we krwi wymieniają się informacjami za pomocą substancji obecnych m.in. w marihuanie. Szlak sygnałów chemicznych, znaleziony przez grupę naukowców z Instytutu Nenckiego w Warszawie, okazuje się mieć wpływ także na zdolność komórek do produkcji insuliny, a w embrionach nawet na budowę powstających wysp trzustkowych. Odkrycie ma szansę doprowadzić do rozwoju skuteczniejszych metod walki z jedną z odmian cukrzycy.
Poziom glukozy we krwi człowieka zależy od ciągłej współpracy dwóch typów komórek w trzustce. Komórki alfa wytwarzają hormon glukagon, który zwiększa stężenie glukozy we krwi, podczas gdy komórki beta produkują insulinę, hormon to stężenie obniżający. Naukowcy z Instytutu Biologii Doświadczalnej PAN im. M. Nenckiego w Warszawie właśnie odkryli, że komórki alfa i beta komunikują się ze sobą za pomocą kannabinoidów - związków organicznych w przyrodzie występujących m.in. w kwiatostanach konopi indyjskiej. W badaniach, zrealizowanych we współpracy z instytutami ze Szwecji, Austrii, Włoch i USA, wykazano także, że kannabinoidy mają wpływ na tożsamość komórek beta, a w embrionach mogą doprowadzić do istotnych zmian w architekturze formujących się wysp trzustkowych.
"Nasze odkrycia dotyczące kannabinoidów są ważne dla zrozumienia mechanizmów odpowiedzialnych za powstawanie cukrzycy typu drugiego, pojawiającej się na ogół u osób w wieku dorosłym i nierzadko związanej z przyrostem masy ciała. Jeśli dalsze badania przebiegną po naszej myśli, być może w niedalekiej przyszłości uda się te wyniki wykorzystać w sposób, który uwolni przynajmniej część chorych od koszmaru ciągłych zastrzyków z insuliną", mówi prof. dr hab. Agnieszka Dobrzyń z Instytutu Nenckiego.
W najnowszej publikacji na łamach prestiżowego amerykańskiego czasopisma "Proceedings of the National Academy of Sciences USA" (PNAS) naukowcy z Instytutu Nenckiego wykazali, że szlak sygnałów chemicznych z udziałem kannabinoidów nie tylko pełni ważną rolę w komunikacji między komórkami alfa i beta, a tym samym jest istotny dla ich prawidłowego funkcjonowania, ale nawet wpływa na zachowanie tożsamości komórek beta. Kannabinoidy wytwarzane przez komórki alfa mogą bowiem aktywować receptory kannabinoidowe CB1, znajdujące się w wyspach trzustkowych. Receptory te decydują o budowie wysp trzustkowych oraz poziomie insuliny, wydzielanej przez komórki beta w odpowiedzi na glukozę.
"Nie mniej ciekawe były obserwacje zmian w architekturze wysp trzustkowych w trakcie rozwoju embrionalnego, przeprowadzone na myszach i pseudowyspach, czyli modelu wysp trzustkowych, który stworzyliśmy w naszym laboratorium. W zależności od stężenia kannabinoidów i aktywacji dwóch różnych rodzajów receptorów wyspy stawały się większe lub mniejsze, a komórki alfa, zwykle znajdujące się na zewnątrz wysp, potrafiły przemigrować do wnętrza", opisuje dr Katarzyna Maleńczyk z Instytutu Nenckiego, pierwsza autorka publikacji.
Badania już teraz mają znaczenie praktyczne. Wskazują bowiem, że przyszłe matki, w okresie ciąży spożywające substancje zawierające kannabinoidy, prawdopodobnie urodzą dzieci z zaburzoną architekturą wysp trzustkowych, a więc podatne na cukrzycę typu 2.
"Z naszych prac pod żadnym pozorem nie należy wyciągać wniosku, że spożywanie marihuany może być sposobem na wyleczenie kogokolwiek z cukrzycy", przestrzega prof. Dobrzyń i wyjaśnia: "O stężeniu glukozy we krwi decyduje równowaga między działaniami komórek alfa i beta trzustki oraz tkankami docelowymi, takimi jak mięśnie szkieletowe czy tkanka tłuszczowa. U osoby dorosłej więcej kannabinoidów zmusi jedną grupę komórek do intensywniejszej pracy, ale jednocześnie osłabi efektywność pracy drugiej i poziom glukozy we krwi się nie zmieni albo może wręcz istotnie wzrosnąć".
Odkrycie roli kannabinoidów w komunikacji między komórkami alfa i beta niesie nadzieję na skuteczniejsze leczenie cukrzycy za pomocą przeszczepów wysp trzustkowych. Przeszczepy tego typu można wykonywać i dziś: pobiera się w tym celu fragment odpowiedniej tkanki od martwego dawcy i umieszcza pod śluzówką żołądka. Efekty są jednak tymczasowe, bo komórki beta wszczepu często tracą dotychczasową tożsamość: nadal żyją, ale przestają produkować insulinę. Ponieważ pacjent po wszczepieniu obcej tkanki musi przyjmować obciążające organizm leki immunosupresyjne, szkody poczynione taką terapią często przewyższają zyski. Naukowcy z Instytutu Nenckiego mają nadzieję, że dzięki poznaniu szlaku kannabinoidowego w przyszłości będzie możliwe znaczne wydłużenie czasu pracy komórek beta. Jeśli kolejne badania potwierdzą te przypuszczenia, przeszczepy wysp trzuskowych mogłyby stać się pełnowartościową metodą leczenia cukrzycy typu 2. Co więcej, komórki beta już dziś mogą być wyhodowane z komórek macierzystych pobranych z tkanki tłuszczowej pacjenta. W przyszłości pacjenci nie musieliby więc przyjmować leków zapobiegających odrzutowi wszczepionych wysp trzustkowych.
Badania były finansowane przez Narodowe Centrum Nauki, grant nr UMO-2013/10/E/NZ3/00670.
Instytut Biologii Doświadczalnej im. M. Nenckiego Polskiej Akademii Nauk, utworzony w 1918 roku, jest największym nieuniwersyteckim ośrodkiem badań biologicznych w Polsce. Do priorytetowych dziedzin podejmowanych w Instytucie należą: neurobiologia, neurofizjologia, biologia i biochemia komórkowa oraz biologia molekularna - w skalach złożoności od organizmów tkankowych przez organelle komórkowe do białek i genów. W Instytucie działa 40 laboratoriów, m.in. nowoczesnej Mikroskopii Konfokalnej, Cytometrii Przepływowej i Skaningowej, Mikroskopii Elektronowej, Testów Behawioralnych i Elektrofizjologii. Instytut dysponuje nowoczesną aparaturą badawczą i zmodernizowaną zwierzętarnią, pozwalającą na hodowlę zwierząt laboratoryjnych, także transgenicznych, według najwyższych standardów. Poziom prac eksperymentalnych, publikacje i silne związki z nauką światową plasują Instytut wśród wiodących placówek biologicznych Europy.
