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Come il diabete di tipo 1 distrugge gradualmente la produzione di insulina

La citometria di massa per immagini può fornire un contributo prezioso per una migliore comprensione di come il diabete di tipo 1 progredisce. Credito: UZH

Utilizzando il nuovo metodo con Imaging Mass Cytometry, i ricercatori dell’UZH hanno studiato il pancreas di donatori di organi sani e quelli con diabete di tipo 1. Lo studio mostra che molte cellule beta, le quali normalmente producono insulina, sono ancora presenti nelle prime fasi della malattia, ma sembrano molto diverse. Queste cellule beta potrebbero potenzialmente essere recuperate a beneficio del paziente e la progressione della malattia potrebbe essere rallentata o addirittura interrotta.

Le isole pancreatiche di Langerhans svolgono un ruolo chiave quando si tratta di regolare il modo in cui il corpo metabolizza lo zucchero. Le cellule beta situate lì monitorano i livelli di zucchero nel sangue e secernono insulina come richiesto. L’insulina a sua volta attiva l’assorbimento di zucchero nelle cellule. Nei pazienti affetti da diabete di tipo 1, queste cellule beta vengono attaccate e distrutte dai globuli bianchi del corpo.

Ricerca possibile solo con organi donati

Poco si sa su cosa succede all’interno del pancreas quando si sviluppa il diabete, dal momento che eseguire biopsie o immagini ad alta risoluzione dell’organo non è fattibile quando i pazienti sono vivi. “Gran parte di ciò che sappiamo del diabete di tipo 1 nell’uomo si basa su pancreas di donatori di organi, e questi sono molto rari”, afferma Bernd Bodenmiller dell’Istituto di biomedicina quantitativa dell’Università di Zurigo. Questo è il motivo per cui i ricercatori sono desiderosi di ottenere il maggior numero di informazioni possibili da ogni singolo organo che viene donato.

Ricchezza di informazioni da un singolo campione

Bodenmiller e il suo team, lavorando insieme a gruppi di ricerca a Ginevra e negli Stati Uniti, hanno utilizzato per la prima volta la citometria di massa per studiare i pancreas donati: “Questo ci permette di visualizzare cellule beta, come altri tipi di cellule nelle isole di Langerhans oltre a invadere le cellule immunitarie allo stesso tempo “, afferma Bodenmiller sui vantaggi del metodo, sviluppato sotto la guida dell’Università di Zurigo. “Questo non è stato possibile in precedenza utilizzando approcci tradizionali”.

Per il loro studio Nicolas Damond, primo autore della pubblicazione dall’Istituto di biomedicina quantitativa, ha analizzato 12 pancreas donati – quattro da donatori sani, quattro da pazienti nelle prime fasi del diabete di tipo 1 e quattro da pazienti con diabete di tipo 1 avanzato. Gli scienziati hanno utilizzato i risultati per sviluppare una mappa che mostra la posizione dei diversi tipi di cellule nelle isole pancreatiche e lo stato in cui si trovavano le cellule beta.

Punto di partenza per sviluppare la terapia nelle le prime fasi del diabete

Damond ha quindi compilato i dati dei vari organi donati in una pseudo timeline. Ciò gli ha permesso di ricostruire i cambiamenti nel tessuto pancreatico dall’insorgenza del diabete di tipo 1 fino agli stadi finali della malattia.

Uno dei risultati è stato particolarmente interessante: c’era ancora un numero sorprendentemente alto di cellule beta nelle isole pancreatiche di Langerhans durante i primi stadi della malattia. Queste cellule potrebbero apparire diverse e produrre meno insulina rispetto alle cellule sane, ma potrebbero comunque essere salvate dalla completa distruzione. “Se riuscissimo a fermare l’attacco autoimmune così presto, le cellule potrebbero forse riguadagnare la loro funzione e aiutare a regolare i livelli di zucchero nel sangue dei pazienti”, dice Damond.

Nuove informazioni sull’autoimmunità

Mediante la citometria di massa, il gruppo di ricerca ha individuato anche il tipo speciale di globuli bianchi che, secondo le attuali conoscenze scientifiche, sono responsabili della distruzione delle cellule beta. I ricercatori hanno trovato queste cellule immunitarie principalmente nei pancreas dei pazienti nelle prime fasi della malattia, specialmente nelle isole pancreatiche che contenevano un numero elevato di cellule beta sopravvissute. Le isole pancreatiche le cui cellule beta erano state per lo più distrutte, al contrario, avevano meno globuli bianchi.

Questi risultati potrebbero aiutare a far luce sul meccanismo della reazione autoimmune, su cui attualmente ci sono ancora molte domande aperte. “Il nostro studio dimostra che l’imaging di citometria di massa può dare un contributo prezioso per una migliore comprensione di come il diabete di tipo 1 progredisce e fornisce una base per pianificare ulteriori esperimenti e sviluppare nuove ipotesi”, ritiene Bodenmiller.

Lo studio è pubblicato in Cell Metabolismi del 31 gennaio 2019.

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