Nytt tillvägagångssätt kan minska diabeteskomplikationer

Av | 8 juni 2024


Antioxidantgel bevarar öfunktionen efter borttagning av bukspottkörteln

Nytt biokompatibelt material omvandlas snabbt från en vätska till en gel när det utsätts för kroppstemperatur. Kredit: Northwestern University

Northwestern University-forskare har utvecklat ett nytt antioxidantbiomaterial som en dag skulle kunna ge välbehövlig lindring till människor som lever med kronisk pankreatit.

Uppsatsen, ”Fasförändrande citratmakromolekyl bekämpar oxidativ pankreasöskada, möjliggör öimplantering och funktion i omentum” var publiceras den 7 juni i journalen Vetenskapens framsteg.

Innan kirurger tar bort bukspottkörteln från patienter med svår, smärtsam , skördar de först insulinproducerande vävnadskluster, kallade öar, och transplanterar dem in i leverns kärlsystem. Målet med transplantationen är att bevara en patients förmåga att kontrollera sina egna blodsockernivåer utan insulininjektioner.

Tyvärr förstör processen oavsiktligt 50–80 % av öarna, och en tredjedel av patienterna blir diabetiker efter operationen. Tre år efter operationen behöver 70 % av patienterna insulininjektioner, som åtföljs av en lista över biverkningar, inklusive viktökning, hypoglykemi och trötthet.

I den nya studien transplanterade forskare öar från bukspottkörteln till omentum – den stora, platta fettvävnaden som täcker tarmarna – istället för levern. Och för att skapa en hälsosammare mikromiljö för öarna, fäste forskarna öarna till omentum med ett naturligt antioxidant och antiinflammatoriskt biomaterial, som snabbt förvandlas från en vätska till en gel när de utsätts för kroppstemperatur.

I studier med mus och icke-mänskliga primater förhindrade gelén framgångsrikt oxidativ stress och inflammatoriska reaktioner, vilket avsevärt förbättrade överlevnaden och bevarade funktionen hos transplanterade öar. Det är första gången en syntetisk antioxidantgel har använts för att bevara funktionen hos transplanterade öar.

”Även om transplantation av öar har förbättrats under åren, förblir de långsiktiga resultaten dåliga”, säger Guillermo A. Ameer, Guillermo Ameer från Northwestern, som ledde studien.

”Det finns helt klart ett behov av alternativa lösningar. Vi har konstruerat en spjutspets som ger en stödjande mikromiljö för ö-funktion. När vi testades på djur var vi framgångsrika. Det höll holmarnas funktion maximerad och återställde normala blodsockernivåer. Vi rapporterar också en minskning av insulinenheter som djuren behövde.”

”Med detta nya tillvägagångssätt hoppas vi att patienter inte längre kommer att behöva välja mellan att leva med den fysiska smärtan av kronisk pankreatit eller komplikationerna av diabetes,” tillade Jacqueline Burke, forskningsassistent professor i biomedicinsk teknik vid Northwestern och tidningens första författare. .

En expert på regenerativ ingenjörskonst, Ameer är Daniel Hale Williams professor i biomedicinsk teknik vid Northwesterns McCormick School of Engineering, professor i kirurgi vid Northwestern University Feinberg School of Medicine och grundare av Center for Advanced Regenerative Engineering.

Antioxidantgel bevarar öfunktionen efter borttagning av bukspottkörteln

Dessa bilder visar transplanterade öar (mörkare lila) och blodkärlen (de röda/mörkrosa områdena är blodkroppar som är fångade i blodkärlen). Kredit: Northwestern University

”Kompromissad livskvalitet”

För patienter som lever utan bukspottkörtel kan biverkningar som att hantera blodsockernivåer vara en livslång kamp. Genom att utsöndra insulin som svar på glukos hjälper öarna kroppen att upprätthålla glykemisk kontroll. Utan fungerande öar måste människor noggrant övervaka sina blodsockernivåer och ofta injicera insulin.

”Att leva utan funktionella öar lägger en stor börda på patienterna,” sa Burke. ”De måste lära sig att räkna kolhydrater, dosera insulin vid lämplig tidpunkt och kontinuerligt övervaka blodsockret. Detta förbrukar mycket av deras tid och mentala energi.

”Även med stor försiktighet är exogen insulinbehandling inte lika effektiv som öar för att upprätthålla glukoskontrollen. Patienter med blodsocker utanför intervallet kommer att utveckla komplikationer, såsom blindhet och amputation. Vårt mål är att detta biomaterial ska bevara öarna, så att patienter kan leva ett normalt liv – ett liv utan diabetes.”

”Det är en kompromissad livskvalitet,” sa Ameer. ”Istället för flera vi skulle älska att samla in och bevara så många holmar som möjligt.”

Men tyvärr leder den nuvarande standarden på vården för att bevara holmar ofta till dåliga resultat. Efter operationen för att avlägsna bukspottkörteln, isolerar kirurger öar från bukspottkörteln och transplanterar dem till levern genom infusion av portvenen.

Denna intraportala perfusionsprocedur har flera vanliga komplikationer. Öar i direkt kontakt med blodflödet genomgår en inflammatorisk respons, mer än hälften av öarna dör och transplanterade öar kan orsaka farliga blodproppar i levern. Av dessa skäl har läkare och forskare letat efter en alternativ transplantationsplats.

I tidigare kliniska studier har forskare transplanterat öar till omentum istället för levern för att kringgå problem med koagulering. För att säkra öarna på omentum använde läkare plasma från patienternas eget blod för att bilda en biologisk gel. Medan omentum verkade fungera bättre än levern som transplantationsställe kvarstod flera problem, inklusive blodproppar och inflammation.

”Det har funnits ett stort intresse i forsknings- och medicinska samfund för att hitta en alternativ transplantationsplats, ”sade Ameer. ”Resultaten från omentumstudien var uppmuntrande, men resultaten varierade. Vi tror att det beror på att användningen av patienternas blod och de tillsatta komponenterna som krävs för att skapa den biologiska gelén kan påverka reproducerbarheten bland patienter.”

En citratlösning

För att skydda öarna och förbättra resultaten vände sig Ameer till den citratbaserade biomaterialplattformen med inneboende antioxidantegenskaper som utvecklats i hans laboratorium. Används i produkter godkända av US Food and Drug Administration för muskuloskeletala operationer, citratbaserade biomaterial har visat förmågan att kontrollera kroppens inflammatoriska reaktioner. Ameer satte sig för att undersöka om en version av dessa biomaterial med biologiskt nedbrytbara och temperaturkänsliga fasförändrande egenskaper skulle ge ett överlägset alternativ till en biologisk gel erhållen från blod.

Antioxidantgel bevarar öfunktionen efter borttagning av bukspottkörteln

Denna histologiska bild visar närvaron av insulin i öarna (brun fläck). Kredit: Northwestern University

I cellkulturer bibehöll både mus- och mänskliga öar lagrade i den citratbaserade gelén livskraften mycket längre än öar i andra lösningar. När de exponerades för glukos utsöndrade öarna insulin, vilket visar normal funktionalitet. Flytta bortom , Ameers team testade gelen i små och stora djurmodeller. Flytande vid rumstemperatur, materialet förvandlas till en gel vid kroppstemperatur, så det är enkelt att applicera och stannar lätt på plats.

I djurstudierna fäste gelén effektivt öarna på djurens omentum. Jämfört med de nuvarande metoderna överlevde fler öar, och med tiden återställde djuren normala blodsockernivåer. Enligt Ameer beror framgången delvis på det nya materialets biokompatibilitet och antioxidanta natur.

”Öar är mycket känsliga för syre,” sa Ameer. ”De påverkas av både för lite syre och för mycket syre. Materialets medfödda antioxidantegenskaper skyddar cellerna. Plasma från ditt eget blod ger inte samma skyddsnivå.”

Integrering i vävnader

Efter cirka tre månader resorberade kroppen 80-90 % av den biokompatibla gelen. Men vid den tidpunkten behövdes det inte längre.

”Vad som var fascinerande är att öarna regenererade blodkärl,” sa Ameer. ”Kroppen genererade ett nätverk av nya blodkärl för att återförbinda öarna med kroppen. Det är ett stort genombrott eftersom hålla holmarna vid liv och friska. Under tiden resorberas vår gel helt enkelt in i den omgivande vävnaden, vilket lämnar lite bevis bakom.”

Därefter siktar Ameer på att testa sin hydrogel i djurmodeller under en längre tid. Han sa att den nya hydrogelen också skulle kunna användas för olika cellersättningsterapier, inklusive stamcellshärledda betaceller för behandling av diabetes.

Mer information:
Jacqueline Burke et al, Fasförändrande citratmakromolekyl bekämpar oxidativ skada på pankreaska öar, möjliggör intransplantation av öar och funktion i omentum, Vetenskapens framsteg (2024). DOI: 10.1126/sciadv.adk3081. www.science.org/doi/10.1126/sciadv.adk3081

Tillhandahålls av
Northwestern University


Citat: Antioxidantgel bevarar öfunktionen efter avlägsnande av bukspottkörteln: Nytt tillvägagångssätt kan minska diabeteskomplikationer (2024, 7 juni) hämtad 8 juni 2024 från https://medicalxpress.com/news/2024-06-antioxidant-gel-islet-function-pancreas .html

Detta dokument är föremål för upphovsrätt. Bortsett från all rättvis handel i syfte att privata studier eller forskning, får ingen del reproduceras utan skriftligt tillstånd. Innehållet tillhandahålls endast i informationssyfte.





Source link