Antioxidatives Gel bewahrt die Funktion der Inselzellen nach Entfernung der Bauchspeicheldrüse

Forscher der Northwestern University haben ein neues antioxidatives Biomaterial entwickelt, das das Leben von Menschen mit chronischer Pankreatitis in Zukunft deutlich erleichtern könnte.

Wichtigste Schlussfolgerungen der Studie

Der Artikel „Phase-changing citrate macromolecule combats oxidative pancreatic islet damage, enables islet engraftment and function in the omentum“ wurde am 7. Juni in der Fachzeitschrift Science Advances veröffentlicht. p>

Bevor Chirurgen Patienten mit schwerer, schmerzhafter chronischer Pankreatitis die Bauchspeicheldrüse entfernen, entnehmen sie zunächst Ansammlungen insulinproduzierenden Gewebes, sogenannte Langerhans-Inseln, und transplantieren sie in das Gefäßsystem der Leber. Der Zweck der Transplantation besteht darin, die Fähigkeit des Patienten zu erhalten, seinen Blutzuckerspiegel ohne Insulinspritzen zu kontrollieren.

Leider werden bei diesem Verfahren 50-80 % der Inselzellen zerstört, und ein Drittel der Patienten erkrankt nach der Operation an Diabetes. Drei Jahre nach der Operation benötigen 70 % der Patienten Insulinspritzen, was mit einer Reihe von Nebenwirkungen wie Gewichtszunahme, Hypoglykämie und Müdigkeit einhergeht.

Neuer Ansatz für die Transplantation

In einer neuen Studie transplantierten Wissenschaftler die Langerhans-Inseln in das Omentum, ein großes, flaches Fettgewebe, das den Darm bedeckt, statt in die Leber. Um eine günstigere Mikroumgebung für die Inseln zu schaffen, verwendeten die Forscher ein antioxidatives und entzündungshemmendes Biomaterial, das sich bei Körpertemperatur schnell von einer Flüssigkeit in ein Gel verwandelt.

Ergebnisse von Tierversuchen

In Experimenten an Mäusen und Primaten verhinderte das Gel erfolgreich oxidativen Stress und Entzündungsreaktionen und verbesserte so das Überleben und die Funktionalität der transplantierten Inselzellen deutlich. Dies ist das erste Mal, dass ein synthetisches Antioxidansgel verwendet wurde, um die Funktionalität transplantierter Inselzellen zu erhalten.

„Obwohl sich die Inselzelltransplantation in den letzten Jahren verbessert hat, bleiben die Langzeitergebnisse unbefriedigend“, sagte Guillermo A. Ameer, der die Studie leitete. „Unser neues synthetisches Material schafft eine unterstützende Mikroumgebung für die Inselzellfunktion. Bei Tests an Tieren war es bei der Wiederherstellung normaler Blutzuckerwerte äußerst wirksam.“

Vorteile des neuen Biomaterials

„Mit diesem neuen Ansatz hoffen wir, dass Patienten nicht mehr gezwungen sind, zwischen den Schmerzen einer chronischen Pankreatitis und den Komplikationen von Diabetes zu wählen“, fügte Jacqueline Burke, Erstautorin der Studie, hinzu.

Rolle und Perspektiven

Für Patienten ohne Bauchspeicheldrüse können Nebenwirkungen wie die Kontrolle des Blutzuckerspiegels ein lebenslanges Problem sein. Die Langerhans-Inseln helfen dem Körper, die Kontrolle über den Blutzuckerspiegel aufrechtzuerhalten. Ohne funktionierende Inselzellen müssen die Patienten häufig ihren Blutzuckerspiegel überwachen und Insulin spritzen.

„Ein Leben ohne funktionierende Inselzellen stellt eine enorme Belastung für die Patienten dar“, sagte Burke. „Sie müssen lernen, Kohlenhydrate zu zählen, Insulin zum richtigen Zeitpunkt zu dosieren und den Glukosespiegel ständig zu überwachen. Dies nimmt viel Zeit und geistige Energie in Anspruch.“

Probleme mit der aktuellen Methode

Leider führt der aktuelle Standard der Inselzellbehandlung jedoch häufig zu schlechten Ergebnissen. Nach der Operation zur Entfernung der Bauchspeicheldrüse isolieren die Chirurgen die Inselzellen und transplantieren sie durch eine Pfortaderinfusion in die Leber. Dieses Verfahren hat mehrere häufige Komplikationen. Inseln, die in direktem Kontakt mit dem Blutkreislauf stehen, erleiden eine Entzündungsreaktion, mehr als die Hälfte der Inseln stirbt ab und transplantierte Inseln können gefährliche Blutgerinnsel in der Leber verursachen. Aus diesen Gründen suchten Ärzte und Forscher nach einer alternativen Transplantationsstelle.

Neuer Ansatz mit Citratlösung

Um die Inselzellen zu schützen und die Ergebnisse zu verbessern, griff Ameer auf eine Plattform aus Citrat-Biomaterialien mit antioxidativen Eigenschaften zurück, die in seinem Labor entwickelt wurde. In Zellkulturen blieben sowohl Maus- als auch menschliche Inselzellen, die in Citratgel gelagert wurden, viel länger lebensfähig als Inseln in anderen Lösungen. Bei Kontakt mit Glukose sonderten die Inselzellen Insulin ab und zeigten so eine normale Funktionalität.

Integration in Gewebe

Nach drei Monaten hatte der Körper 80–90 % des biokompatiblen Gels resorbiert und zu diesem Zeitpunkt wurde es nicht mehr benötigt. „Überraschend war, dass die Inselzellen Blutgefäße regenerierten“, sagte Ameer. „Der Körper hat ein Netzwerk neuer Blutgefäße geschaffen, um die Inselzellen mit dem Körper zu verbinden. Dies ist ein wichtiger Durchbruch, da die Blutgefäße die Inselzellen am Leben und gesund halten.“

Als nächstes plant Ameer, das Hydrogel über einen längeren Zeitraum an Tiermodellen zu testen. Er merkte auch an, dass das neue Hydrogel für verschiedene Zellersatztherapien verwendet werden könnte, darunter Stammzellen zur Behandlung von Diabetes.