Αναγέννηση β-κύτταρα: Ορισμένα μέρη του σώματος, όπως το δέρμα ή το ήπαρ, μπορούν να επιδιορθωθούν μετά από ζημιά. Η αναγέννηση των κυττάρων είναι το φαινόμενο με το οποίο τα κύτταρα που εξακολουθούν να λειτουργούν πολλαπλασιάζονται για να αντισταθμίσουν την κυτταρική βλάβη. Τα τελευταία 30 χρόνια, οι επιστήμονες ερευνούν το αναγεννητικό δυναμικό των β-κυττάρων, τα παγκρεατικά κύτταρα που είναι υπεύθυνα για την παραγωγή ινσουλίνης. Ο πληθυσμός των β-κυττάρων καταστρέφεται πράγματι εν μέρει όταν εμφανίζεται ο διαβήτης και η αναγέννηση αυτών των κυττάρων αποτελεί μια εξαιρετική κλινική πρόκληση. Μελετώντας διαβητικούς ποντικούς, επιστήμονες από το Πανεπιστήμιο της Γενεύης (UNIGE) και τα Πανεπιστημιακά Νοσοκομεία της Γενεύης παρατήρησαν ότι αυτός ο μηχανισμός αναγέννησης ήταν υπό την επίδραση κιρκαδικών ρυθμών – τα μοριακά ρολόγια που ρυθμίζουν τις μεταβολικές λειτουργίες σύμφωνα με έναν 24ωρο κύκλο εναλλασσόμενης ημέρας- Νύχτα. Επιπλέον, οι επιστήμονες εντόπισαν τον ουσιαστικό ρόλο του βασικού ρολογιού συστατικού BMAL1 σε αυτήν τη διαδικασία. Αυτά τα αποτελέσματα, που δημοσιεύθηκαν στο περιοδικό Gene and Development, επιτρέπουν νέες προοπτικές για την προώθηση της αναγέννησης των β-κυττάρων.
Ο εξισωτικός πολλαπλασιασμός, στον οποίο τα κύτταρα χωρίζονται ενεργά για να αντικαταστήσουν εκείνα που έχουν υποστεί βλάβη, είναι ένας βιολογικός μηχανισμός που είναι τόσο γνωστός όσο και ελάχιστα κατανοητός. “Και αυτό ισχύει ιδιαίτερα για τα παγκρεατικά βήτα κύτταρα, των οποίων ο αναγεννητικός μηχανισμός εξακολουθεί να είναι σε μεγάλο βαθμό ανεξερεύνητος παρά τις δεκαετίες έρευνας”, εξηγεί η Δρ Charna Dibner, επικεφαλής του εργαστηρίου ενδοκρινολογίας Circadian στο UNIGE. “Ωστόσο, η αποκρυπτογράφηση αυτού του φαινομένου, και πάνω απ ‘όλα, η εύρεση του τρόπου προώθησής του, θα μπορούσε να είναι ένα παιχνίδι αλλαγής για τον έλεγχο του διαβήτη.”
Η περιστροφή ημέρας-νύχτας είναι απαραίτητη
Για να διερευνήσει τη σύνδεση μεταξύ των εσωτερικών βιολογικών ρολογιών και της αναγέννησης των β-κυττάρων, η ομάδα της Charna Dibner παρατήρησε για πρώτη φορά δύο ομάδες ποντικών με μόνο το 20% των β-κυττάρων να απομένουν μετά από στοχευμένη μαζική αφαίρεση. Τα ποντίκια στην πρώτη ομάδα ήταν αρρυθμικά, ενώ η ομάδα ελέγχου είχε τέλεια λειτουργικά ρολόγια. “Το αποτέλεσμα ήταν πολύ σαφές: Τα ποντίκια που έφεραν δυσλειτουργικά ρολόγια δεν μπόρεσαν να αναγεννήσουν τα βήτα κύτταρα τους και υπέφεραν από σοβαρό διαβήτη, ενώ τα ζώα της ομάδας ελέγχου είχαν τα β-κύτταρα τους αναγεννημένα. Σε λίγες μόνο εβδομάδες, ο διαβήτης τους ήταν υπό έλεγχο”, λέει. Ο Volodymyr Petrenko, ερευνητής στο εργαστήριο του Dr. Dibner και ο κορυφαίος επιστήμονας σε αυτήν τη μελέτη. Μετρώντας τον αριθμό των διαχωριστικών βήτα κυττάρων για 24 ώρες, οι επιστήμονες σημείωσαν επίσης ότι η αναγέννηση είναι σημαντικά μεγαλύτερη τη νύχτα, όταν τα ποντίκια είναι ενεργά.
Το γονίδιο BMAL1, μετρονόμος της κυτταρικής δραστηριότητας
Τα αρρυθμικά ποντίκια δεν είχαν το γονίδιο BMAL1, το οποίο κωδικοποιεί την πρωτεΐνη με το ίδιο όνομα, έναν παράγοντα μεταγραφής γνωστός για τη βασική του δράση στη λειτουργία του κιρκαδικού ρολογιού. “Οι αναλύσεις μας δείχνουν ότι το γονίδιο BMAL1 είναι απαραίτητο για την αναγέννηση των β-κυττάρων”, λέει ο Petrenko. Επιπλέον, οι μεταγραφικές αναλύσεις μεγάλης κλίμακας σε διάστημα 24 ωρών, που πραγματοποιήθηκαν σε συνεργασία με τον καθηγητή Bart Vandereycken στο Τμήμα Μαθηματικών της UNIGE, αποκάλυψαν ότι τα γονίδια που είναι υπεύθυνα για τη ρύθμιση του κυτταρικού κύκλου και του πολλαπλασιασμού όχι μόνο ρυθμίστηκαν, αλλά αποκτήθηκαν επίσης κιρκαδικός ρυθμός. “Το BMAL1 φαίνεται να είναι το επίκεντρο της έρευνάς μας”, λέει ο Dibner. “Ωστόσο, αν η αναγέννηση απαιτεί λειτουργικά κιρκαδιανά ρολόγια, ή μόνο το BMAL1, του οποίου το εύρος των λειτουργιών υπερβαίνει τα ρολόγια παραμένει ασαφές. Αυτό θα θέλαμε να μάθουμε προς το παρόν.” Οι επιστήμονες θέλουν επίσης να διερευνήσουν τη λειτουργία των κυττάρων άλφα, τα οποία παράγουν γλυκαγόνη, την ορμόνη που ανταγωνίζεται την ινσουλίνη, σε αυτό το μοντέλο. Τα αρρυθμικά ποντίκια εμφάνισαν πολύ υψηλά επίπεδα γλυκαγόνης στο αίμα. “Μια λεπτομερής κατανόηση αυτών των μηχανισμών πρέπει τώρα να επιδιωχθεί, σε μια προσπάθεια διερεύνησης της πιθανότητας πρόκλησης αναγέννησης β-κυττάρων στους ανθρώπους στο μέλλον”, καταλήγουν οι συγγραφείς.
