Tudomány a hírekben

Kommunikációs vonalak megnyitása a kutatók és a szélesebb közösség között

SITN Facebook oldal
SITN Twitter hírcsatorna
SITN Instagram oldal
SITN előadások a YouTube-on
SITN Podcast a SoundCloudon
Iratkozzon fel a SITN levelezőlistára
SITN Weboldal RSS-hírcsatorna

írta Lara Roach
Rebecca Senft ábrái

Görögül, makrofág jelentése: „nagyfaló”, és pontosan ez a munkájuk. Mint egy nagy játék után növekvő tinédzser vagy sportoló, a makrofágok is aktivált immunsejtek, amelyek elsődleges célja az „étkezés”. De mondjuk egy tészta tányér helyett a makrofágok befogadják és megemésztik a kórokozó mikrobákat, az egészségtelen molekulákat és még a test más sejtjeit is, amikor károsodnak. A makrofágok az egész testben jelen vannak, fegyveresek és készek arra, hogy védelmet nyújtsanak, amikor felkérik őket. A közelmúltban a kaliforniai University of San Diego (UCSD) kutatói többet megtudtak arról, hogy a makrofágokat hogyan befolyásolja az elhízás. Felfedezték, hogy az elhízás megváltoztathatja a hasnyálmirigy makrofágjainak működését, megakadályozva a hasnyálmirigy megfelelő működését és hozzájárulva a 2-es típusú cukorbetegség kialakulásához.

A hasnyálmirigy és a vércukoregyensúlytörvény

A hasüreg hátsó részén, a gyomor mögött található hasnyálmirigy fontos az étel megfelelő emésztéséhez és a vér cukorszintjének egyensúlyának fenntartásához (1. ábra). Speciális sejtek a hasnyálmirigyben, ún béta sejtek, felelősek a vércukorszint csökkentéséért a molekula előállításával inzulin. Az inzulin jelzés a test más sejtjeinek, például a zsírsejteknek, hogy felvegyék a cukrot a vérből, ami alacsonyabb vércukorszintet eredményez. Az inzulinjelet a hasnyálmirigyben előállított másik molekula, az úgynevezett glukagon egyensúlyozza ki. A glükagon jel arra utal, hogy a máj felszabadítja a cukrot a véráramba, ami magasabb vércukorszinthez vezet. Ez a vércukor-kiegyensúlyozó aktus azért fontos, mert a glükóz a test egyik fő energiaforrása, ezért a vérből történő felvétele táplálja az egészséges sejtműködést. Ha a vércukorszint túl magas vagy alacsony lesz, számos egészségügyi probléma léphet fel, a veseműködéstől, az idegkárosodástól a szívbetegségig és a stroke-ig.

1. ábra: A hasnyálmirigy felelős a vér cukorszintjének szabályozásáért. Két fontos sejttípus, az alfa és a béta sejt, jeleket küld a vércukorszint növelésére vagy csökkentésére. Az alfa-sejtek glükagont termelnek, ami jelzi a máj számára, hogy növelje a vér cukorszintjét. A béta-sejtek inzulint termelnek, hogy a testsejtek tudják, hogy fel kell venniük a cukrot a vérből, ami csökkent vércukorszinthez vezet. A vércukorszint egyensúlyának fenntartása szükséges az egészséges test számára és az orvosi problémák elkerülése érdekében.

Az egyik feltétel, amely súlyos negatív hatással lehet erre a glükózszabályozási folyamatra, az elhízás. Az elhízás során a helytelen táplálkozásból és fizikai aktivitásból eredő felesleges testzsír felhalmozódása számos szervet megterhel, beleértve a hasnyálmirigyet is. Idővel a béta-sejtek már nem termelnek elegendő inzulint, még akkor sem, ha magas a vércukorszint. Az étrend vagy az aktivitás megváltozása nélkül a magas vércukorszint a 2-es típusú cukorbetegség kialakulásához vezet.

A 2. típusú cukorbetegség problémája

Az Egyesült Államokban jelenleg több mint 30 millió felnőttnél diagnosztizálják a 2-es típusú cukorbetegséget, ezt a betegséget az inzulin iránti nem megfelelő érzékenység és a diszfunkcionális vércukor-szabályozás jellemzi. Különösen az ebben a betegségben szenvedő embereket fenyegetik olyan orvosi szövődmények, mint a szív- és vesebetegségek, az idegkárosodás és a stroke. A 2-es típusú cukorbetegség kialakulásának egyik fő kockázati tényezője az elhízás. Nem elhízott egyéneknél a vércukorszint általában legalacsonyabb a felébredéskor vagy étkezés előtt. Cukros étrend és az idő múlásával elmaradt testmozgás esetén a vércukorszint böjt után is rendkívül magas maradhat. Ez két fő problémát okoz a hasnyálmirigyben, nevezetesen az inzulinrezisztenciát és a béta-sejtek diszfunkcióját, amelyek hozzájárulnak a 2-es típusú cukorbetegség kialakulásához (2. ábra).

2. ábra: Az elhízás hozzájárulhat az inzulinrezisztenciához és a II-es típusú cukorbetegséghez. A megnövekedett testzsír és az állandóan magas vércukorszint fokozza a hasnyálmirigy inzulinigényét. Az inzulinjel azonban annál kevésbé erős, minél többet használják. Idővel a testsejtek egyre kevésbé reagálnak az inzulinra, és a vércukorszint továbbra is magas. Ugyanakkor a hasnyálmirigy gyullad. A makrofágok aktivizálódnak, gátolják a béta-sejtek megfelelő működését, és felveszik az inzulint, amelyet a béta-sejtek megpróbálnak felszabadítani a vércukorszint csökkentése érdekében.

Ha az idő múlásával a vércukorszint tartósan magas, az inzulinjel kevésbé hatékony, mert túl gyakran használják, és a sejtek már nem használnak vagy tárolnak cukrot az inzulinjelre reagálva. Ez a jelenség inzulinrezisztencia néven ismert. Ezen ellenállás mellett a hasnyálmirigy béta-sejtjei nem működnek megfelelően, ami a béta-sejtek diszfunkcióját okozza. Például állandóan magas vércukorszint mellett a béta-sejtek elveszíthetik képességüket a vérben lévő cukorszint változásainak érzékelésére, ami viszont befolyásolja inzulintermelésüket.

Számos olyan folyamat vezethet béta-sejtek diszfunkciójához és összességében alacsonyabb inzulinszinthez, amelyek közül néhányat a kutatók nem ismernek vagy nem teljesen értenek. Például az elhízás régóta társul a 2-es típusú cukorbetegség kialakulásához, de a kutatók csak a közelmúltig kezdték megérteni, miért. 2018 vége felé az UCSD tudósai specifikus immunsejteket azonosítottak a hasnyálmirigyben, a makrofágok, amelyek hiányos kapcsolatot biztosíthatnak az elhízás és a 2-es típusú cukorbetegséghez hozzájáruló diszfunkcionális béta-sejtek között.

Mi köze van az immunrendszernek?

Az immunrendszer olyan, mint a test serege. Feladata a külföldi betolakodók, például a baktériumok és a vírusok elleni küzdelem, és minden egyéb olyan anyag megtisztítása, amely állítólag nincs jelen az egészséges testben. Sok különböző sejt alkotja az immunrendszert, és mint egy hadseregben, minden sejtnek megvan a maga szerepe.

Az immunrendszer nemcsak külföldi támadásra reagál, de bebizonyosodott, hogy aktívvá válik olyan krónikus betegségekre is, mint az autoimmun betegségek, a szívbetegségek és a rák. Valójában az 1-es típusú cukorbetegség egy példa egy autoimmun betegségre, ahol az immunrendszer tévesen az egészséges sejteket célozza meg pusztulás céljából. Ellentétben a 2-es típusú cukorbetegséggel, amely az inzulin érzékelésének és reagálásának megváltozása miatt következik be, az 1-es típusú cukorbetegség krónikus állapot, amelyet az immunsejtek tévesen elpusztítanak, így a hasnyálmirigy egyáltalán nem képes inzulint termelni.

Az elmúlt években kutatások azt is kimutatták, hogy az elhízás befolyásolhatja az immunrendszert. Az elhízás köztudottan okoz gyulladás - az immunrendszer válasza, amely növeli a véráramlást, az immunsejteket és az immunkommunikációs molekulákat a test egy meghatározott területén. A gyulladás rövid távú válasz, de ha krónikussá válik, több kárt okozhat, mint hasznot.

Az elhízás más szervek mellett a testzsír és a hasnyálmirigy gyulladását is előidézheti. De ennek a gyulladásnak a hasnyálmirigy sejtjeire gyakorolt hatása nem jól ismert. Az UCSD kutatócsoportja elhízott egerekkel tesztelte az immunrendszer és a hasnyálmirigy kapcsolatát az elhízás során. Kimutatták, hogy az elhízás miatt a makrofágok, a hasnyálmirigyben már jelen lévő „nagyevők” számban növekednek, és hatással vannak a béta sejtek működésére.

A hasnyálmirigyben az elhízás során a makrofágok kölcsönhatásba lépnek a béta-sejtekkel, azokkal a legfontosabb inzulintermelő sejtekkel. A kutatók megállapították, hogy ez a makrofágokból a sejtek közötti közvetlen érintkezés károsítja a béta sejtek működését. Azt is megállapították, hogy a makrofágok befogadják vagy „megeszik” az inzulint, amelyet a béta-sejtek termelnek, hozzájárulva az egér általános inzulinszintjének csökkenéséhez. Az inzulinszint ezen változásai károsak lehetnek a normális vércukorszint fenntartására az idő múlásával, és hozzájárulhatnak a cukorbetegség kialakulásához.

Tehát miért számít ez?

Az immunrendszer és a hasnyálmirigy kölcsönhatásairól szóló legújabb megállapítások fontosak ahhoz, hogy megválaszolhassunk néhány korábban megválaszolatlan kérdést arról, hogy a béta-sejtek diszfunkciója hogyan történik, és milyen sejtek és molekulák vesznek részt benne. Ha jobban megértik, hogy az elhízás és a cukorbetegség során hogyan alakulnak rosszul a hasnyálmirigyben, a kutatók és az orvosok azon dolgozhatnak, hogy jobb módszereket fejlesszenek ki az ilyen betegségekkel küzdő betegek megelőzésére és kezelésére.

Lara Roach harmadéves PhD-jelölt a Harvard Egyetem Biológiai és Orvostudományi Programjában

Rebecca Senft a Harvard Egyetem idegtudományi doktoranduszának negyedik éve hallgatója, aki az egér szerotonin neuronjainak áramkörét és működését tanulmányozza