Nya fynd förklarar indirekt reglering av blodsockret
Genom att använda experimentella tekniker som optogenetik och kalciummätningar med hög hastighet har forskare vid Karolinska Institutet kunnat visa hur de så kallade deltacellerna i en del av bukspottkörteln – de Langerhanska öarna – indirekt påverkar blodsockerregleringen vid till exempel diabetes. Resultaten som publiceras i tidskriften Nature Communications förklarar något som länge varit en gåta för forskarna.
Den hormonfrisättande delen av bukspottkörteln, de Langerhanska öarna, har en unik arkitektur vilken medger en funktionell interaktion mellan olika celltyper. Hormonet somatostatin frisätts från deltacellen och fungerar som en effektiv hämmare av insulinfrisättande betaceller och glukagonfrisättande alfaceller. Deltacellen kan därigenom indirekt påverka blodsockerregleringen under normala betingelser och vid sjukdom.
– Det har länge varit ett mysterium hur deltacellerna så effektivt kan reglera funktionen hos alfacellerna och betacellerna trots att dessa celler endast utgör en minoritet av öcellerna” säger huvudförfattaren till studien, professor Per-Olof Berggren vid Rolf Luft Forskningscentrum för Diabetes och Endokrinologi, Karolinska Institutet och gästprofessor vid Lee Kong Chian School of Medicine i Singapore.
Definierade utskott
De flesta deltaceller är långsmala och har definierade utskott. Genom att använda specifika experimentella tekniker som optogenetik och kalciummätningar med hög hastighet har Per-Olof Berggren och hans kolleger visat att de aktuella utskotten utgör dynamiska strukturer som innehåller hela det sekretoriska maskineriet som gör att somatostatin kan frisättas och effektivt nå alla de hormonfrisättande cellerna i den Langerhanska ön. Utskottens dynamik regleras genom IGF-1 och VEGF-A-medierad signalering.
Vid pre-diabetes förändras deltacellens form vilket utgör en kompensatorisk förändring för att kunna vidmakthålla en effektiv reglering av betacellen. De nu publicerade resultaten visar enligt forskarna hur deltacellen kan fungera som en effektiv modulerare av insulin- och glukagonfrisättningen från den Langerhanska ön.
Viktiga strukturer
– Detta är en banbrytande upptäckt som förklarar hur den viktiga strukturen och funktionen hos deltacellerna i relation till de andra hormonfrisättande cellerna i ön möjliggör en effektiv reglering av blodsockerkoncentrationen, säger Per-Olof Berggren.
Forskningen har finansierats genom anslag från bland annat Lee Kong Chian School of Medicine NTU i Singapore, Lee Foundation, Vetenskapsrådet, Familjen Erling-Perssons Stiftelse, Novo Nordisk Fonden, Stichting af Jochnick Foundation, Svenska Diabetesförbundet, Skandia, Diabetes Research and Wellness Foundation, Berth von Kantzows Stiftelse, Knut och Alice Wallenbergs stiftelse, samt SFO diabetes vid Karolinska Institutet. Per-Olof Berggren är grundare av och vd för biotechföretaget Biocrine, som inriktar sig på utveckling av nya diabetesbehandlingar.
Publikation
“Structural basis for delta cell paracrine regulation in pancreatic islets”
Rafael Arrojo e Drigo, Stefan Jacob, Concha F. García-Prieto, Xiaofeng Zheng, Masahiro Fukuda, Hoa Tran Thi Nhu, Olga Stelmashenko, Flavia Letícia Martins Peçanha, Rayner Rodriguez-Diaz, Eric Bushong, Thomas Deerinck, Sebastien Phan, Yusuf Ali, Ingo Leibiger, Minni Chua, Thomas Boudier, Sang-Ho Song, Martin Graf, George J. Augustine, Mark H. Ellisman, Per-Olof Berggren.
Nature Communications, online 16 August 2019.