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I dotti enzimatici nel pancreas si formano come fiumi

Un pancreas colorato con anticorpi fluorescenti. Foto: professore Dror Sever.

Con i metodi utilizzati per analizzare i sistemi stradali e i fiumi i ricercatori dell’Università di Copenaghen hanno studiato la formazione della rete di condotti del pancreas che trasportano gli enzimi digestivi nei topi. La rete assomiglia alla struttura delle reti stradali e alla formazione dei fiumi. I nuovi risultati possono aiutare i ricercatori a comprendere meglio i disturbi come la fibrosi cistica.

Quando i fiumi si formano e si diramano in flussi più piccoli, le correnti più forti si espandono, mentre le altre si esauriscono e alla fine scompaiono. Lo stesso accade con la formazione degli organi umani, i ricercatori della facoltà di Scienze mediche e sanitarie dell’Università di Copenaghen hanno appreso in un nuovo studio, in collaborazione con i fisici dell’Istituto Niels Bohr. Hanno studiato il pancreas negli embrioni di topo e osservato come l’organo si sviluppa dallo stadio embrionale fino alla nascita del roditore. I nuovi risultati della ricerca sono stati pubblicati sulla rivista scientifica PLOS Biology.

Un pancreas ben funzionante è essenziale per la capacità di digerire il cibo. L’organo produce enzimi che aiutano il corpo a digerire e assimilare i nutrienti. Gli enzimi sono portati nell’intestino attraverso una rete di condotti. È la formazione di questa rete che i ricercatori hanno studiato e analizzato. I metodi che hanno usato per studiare le diverse fasi di sviluppo dell’organo sono stati originariamente progettati per analizzare le reti stradali e fluviali.

“Abbiamo scoperto che anche se la forma del pancreas varia da topo a topo, la rete del pancreas è la stessa in un dato stadio di sviluppo. Nelle prime fasi di sviluppo, la rete di condotti assomiglia a una rete stradale in una città, dove è facile spostarsi da un luogo all’altro e si possono percorrere diverse strade per raggiungere la stessa destinazione. Tutto è connesso in modo superfluo. È conveniente, ma tutto ha un prezzo. Significa che devi mantenere molte strade».

“Verso la fine dello sviluppo la struttura della rete è molto più economica e ottimale per quanto riguarda la fornitura di enzimi digestivi per l’intestino. Il flusso di fluido che attraversa la rete del pancreas al duodeno fa sì che i condotti con il flusso più grande si espandano e quelli non necessari siano eliminati – proprio come la formazione dei letti dei fiumi “, dice il co-autore dello studio, la professoressa Anne Grapin- Botton del Novo Nordisk Foundation Center for Stem Cell Biology (DanStem).

Il pancreas fa ‘test runner’

I ricercatori hanno colorato la rete di condotti usando anticorpi fluorescenti per essere in grado di monitorare lo sviluppo della rete e di imparare come erano collegati i condotti. Questo ha rivelato ai ricercatori che il pancreas in una fase precoce inizia a praticare e prepararsi dopo la nascita. L’organo fa questo, tra l’altro, facendo da “test runner” e inviando la secrezione attraverso la rete.

“Il nostro studio mostra come l’organo, già in fase fetale, sia in grado di preparare la sua forma e struttura a tal punto da essere pronto a lavorare in modo ottimale dopo la nascita. I “test runner” dell’organo consentono di ottimizzare la rete di condotti per assicurare la consegna più efficiente di enzimi nell’intestino. Il processo che abbiamo scoperto nel pancreas può anche rivelarsi importante per altri organi simili come la ghiandola salivare, “dice la professoressa Anne Grapin-Botton.

Questa nuova conoscenza del pancreas può anche portare a una migliore comprensione e allo sviluppo di trattamenti per malattie che comportano la formazione anormale della rete di canali. Questo è visto in pazienti con il disturbo ereditario della fibrosi cistica, tra gli altri, circa 15 bambini nascono ogni anno con tale disturbo in Danimarca. Il disturbo, che si sviluppa in modo diverso da persona a persona, impedisce agli enzimi dal pancreas di raggiungere l’intestino, perché la rete non funziona correttamente.

“Spero che questa migliore comprensione di come gli organi formano queste reti di condotti ci consentirà di scoprire la genesi delle malattie che colpiscono il pancreas. Ad esempio, la fibrosi cistica. I pazienti affetti da alcuni tipi di diabete mostrano anche dotti cistici o ingrossati nel pancreas e in altri organi come i reni e il fegato. Questo studio è un passo nella direzione di una migliore comprensione del legame tra dotti allargati e diabete”, dice la professoressa Anne Grapin-Botton.