Эти загадочные бета-клетки
Исследователи из Гарвардского университета поставили под сомнение реальность одного из обсуждающихся в научной литературе путей к радикальному излечению инсулинозависимого диабета. Одновременно они выявили другую возможность борьбы с этой болезнью, которая может оказаться вполне осуществимой. Редакция лондонского еженедельника Nature сочла эти результаты настолько важными, что посвятила им обложку последнего номера.
Сахарный диабет - болезнь, к сожалению, слишком известная, чтобы нуждаться в подробном описании. Ее основной симптом - патологическое повышение концентрации глюкозы в плазме крови. Такое повышение обусловлено абсолютным или относительным дефицитом инсулина, который контролирует количество и скорость поступления сахара из крови в другие клетки организма. Диабет первого типа - это аутоиммунное заболевание, приводящее к гибели бета-клеток поджелудочной железы, которые специализируются на синтезе этого жизненно важного гормона. В результате у жертв этой болезни вырабатывается слишком мало инсулина или же он не вырабатывается вообще, поэтому единственное спасение для них - гормональные инъекции (поэтому эту разновидность диабета и называют инсулинозависимой). Диабет второго рода вызван нарушением секреции инсулина или понижением чувствительности к нему клеток организма, хотя в поджелудочной железе гормон вырабатывается в достаточных количествах и подчас даже в избытке. Легкие формы диабета второго типа хорошо лечатся с помощью упражнений и диеты, в более серьезных случаях больным назначают сахароснижающие лекарства, а в самых тяжелых - и уколы инсулиновых препаратов. Инсулинозависимым диабетом страдает лишь 10 процентов больных, причем почти всегда он начинает развиваться в молодости или даже в детстве.
Ученые и врачи уже давно ищут новые подходы к лечению сахарной болезни. Поскольку при диабете первого типа гибнут инсулинопроизводящие клетки, естественной стратегией лечения представляется пересадка таких клеток, взятых от здоровых доноров (естественно, после их кончины). На животных подобные эксперименты начали проводить свыше тридцати лет назад, а затем такую пересадку начали отрабатывать и в ходе клинических испытаний. На сегодняшний день наиболее успешным считается метод имплантации бета-клеток, разработанный в университете канадской провинции Альберта. Он применяется с 1999 года, но до сих пор считается экспериментальным. Накопленный к настоящему времени клинический опыт позволяет утверждать, что вероятность полного отказа от инсулиновых инъекций после одной, двух или трех подсадок бета-клеток превышает 60 процентов.
Однако даже если эффективность этого метода полностью подтвердится, вряд ли можно рассчитывать на его массовое применение. Причин здесь много, и первая из них - очевидная нехватка донорских тканей. Многие специалисты рассчитывают решить эту проблему с помощью пересадки бета-клеток свиней, чей инсулин по составу близок к человеческому. Однако для этого надо прежде всего научиться защищать такие ксенотранспланты от разрушения клетками человеческой иммунной системы, что в принципе возможно, но технически очень непросто. В Соединенных Штатах и Японии ведутся работы по генетической модификации клеток печеночной ткани, благодаря которой те обретают способность производить инсулин, однако эти исследования пока не вышли за рамки лабораторных экспериментов.
А что можно сказать об использовании стволовых клеток, в которых многие видят самое мощное (по крайней мере, в теории) оружие медицины? Поскольку стволовые клетки в принципе могут давать начало самым различным специализированным тканям, то почему бы им не превращаться и в работоспособные бета-клетки, приходящие на смену погибшим? Такие опыты тоже проводились, и даже не без успеха. Например, еще в прошлом году сотрудники медицинского факультета Нью-Йоркского университета экспериментально доказали, что кроветворные стволовые клетки костного мозга можно заставить мигрировать в поджелудочную железу, где они частично превращаются в инсулиновые микрофабрики. Беда только в том, что степень конвертируемости этих клеток очень невелика, так что терапевтических перспектив такая подсадка пока не имеет.
Но есть еще одна возможность, которую и решили проверить гарвардские ученые, работающие под руководством Дугласа Мелтона. Хорошо известно, что у здоровых людей инсулинопроизводящие клетки не теряют способности к обновлению даже в весьма солидном возрасте. Результаты нескольких недавних экспериментов позволяли предположить, что в поджелудочной железе скрыты стволовые клетки, которые и дают начало новым поколениям бета-клеток. Такое допущение казалось совершенно естественным - в конце концов, именно таким путем обновляются отмирающие клетки крови, кожи и кишечного эпителия.
Теперь эта гипотеза проверена и, судя по всему, опровергнута. Мелтон и его коллеги сконструировали особую линию генноинженерных мышей с маркированными бета-клетками. Такая маркировка достигалась посредством специально встроенных генов, которые включались под действием противоракового препарата тамоксифена. С помощью этой техники экспериментаторы проследили судьбу нескольких поколений бета-клеток в тканях поджелудочной железы взрослых мышей и убедились, что все они содержали маркирующие гены. Тот же самый результат имел место и в том случае, когда у мышей удалили часть поджелудочной железы, в результате чего ее ткань стала регенерировать. В итоге гарвардские ученые пришли к выводу, что новые поколения бета-клеток возникают в ходе деления своих прямых предшественников, а не рождаются из дремлющих стволовых клеток.
Что же несет этот результат больным диабетом, кроме разочарования? Как подчеркнул доктор Мелтон, новый эксперимент показал, что бета-клетки обладают весьма высокой способностью к самовоспроизведению, которая может быть использована для лечения сахарной болезни. Дело в том, что у большинства больных диабетом первого рода некоторые бета-клетки все же выдерживают атаку иммунной системы, хотя их доля не доходит и до десяти процентов. Если бы удалось стимулировать деление таких клеток, они могли бы заменить своих погибших соседей и обеспечить более или менее нормальное производство инсулина. До сих пор о такой возможности никто особо не думал, но теперь, по всей вероятности, начнутся поиски и в этом направлении.
Источник:
Yuval Dor, Juliana Brown, Olga I. Martinez & Douglas A. Melton
Adult pancreatic beta-cells are formed by self-duplication rather than stem-cell differentiation
Nature 429, 41 - 46 (06 May 2004)
Статьи по теме
Эти загадочные бета-клетки
Исследователи из Гарвардского университета поставили под сомнение реальность одного из обсуждающихся в научной литературе путей к радикальному излечению инсулинозависимого диабета. Одновременно они выявили другую возможность борьбы с этой болезнью, которая может оказаться вполне осуществимой.
Вакцина для лечения рака
Австралийские врачи приступили к решающему этапу клинических испытаний экспериментальной вакцины, которая должна - по крайней мере, в теории - излечивать каждого второго онкологического больного. Она создана на основе антител, которые были когда-то выделены из лимфатических узлов людей, обладающих сильным врожденным иммунитетом к онкологическим заболеваниям.
Новое оружие против рака
Международный коллектив исследователей обнаружил ранее неизвестный биохимический механизм, который обеспечивает бесконтрольное размножение клеток, претерпевших злокачественное перерождение. Эта информация может привести к созданию принципиально новых методов борьбы с онкологическими заболеваниями.
Удалось экспериментально проследить за процессами старения мозга
Получены экспериментальные данные, которые позволяют лучше понять причины возрастного ослабления памяти. Исследователи выяснили, что старение мозга затрагивает прежде всего зубчатую извилину. Есть основания считать, что именно она интегрирует информацию, приходящую от органов чувств, и в обобщенном виде передает ее другим структурам гиппокампа.
Новое открытие позволит создать лекарства, улучшающие память и интеллектуальные способности
Сотрудники Юго-Западного университета в Техасе уверены, что им удалось выявить белок, играющий ключевую роль в процессах обучения и запоминания. Полученные с помощью методов генной инженерии мыши, нервная система которых не способна вырабатывать этот протеин, глупы до идиотизма (разумеется, по мышиным меркам).
Сердечную недостаточность собираются лечить спецвирусом
Американские ученые утверждают, что им впервые удалось провести на культуре клеток человека эксперимент, который подтвердил возможность применения генной терапии для лечения сердечной недостаточности. Они подобрали безвредный аденовирус, встроили в него ген, кодирующий синтез "лечебного" пептида, и инфицировали этим вирусом культуру клеток, извлеченных из миокарда больных, страдающих тяжелой формой застойной сердечной недостаточности.
Еще один ген паркинсонизма
Ученые обнаружили еще один ген, имеющий отношение к болезни Паркинсона. Особо примечательно то, что этот ген экспрессируется в митохондриях, энергетических станциях всех клеток человеческого организма, в том числе и нейронов. Подозрения, что неполадки в работе митохондрий каким-то образом провоцируют болезнь Паркинсона, существовали и раньше.
Новые взгляды на болезнь Хантингтона
Американские ученые сделали открытие, которое представляет в абсолютно новом свете причины возникновения одного из самых страшных наследственных нейроденеративных заболеваний – болезни Хантингтона. Одновременно оно создает надежду на то, что с этим заболеванием можно справиться с помощью лекарственных препаратов.
Ученые придумали, как глупышек превращать в интеллектуалок
Сотрудники Пенсильванского университета доказали, что даже небольшой сдвиг концентрации железа в плазме крови женщин за нижнюю границу физиологической нормы негативно сказывается на памяти и интеллектуальном потенциале. При этом они выяснили, что c подобным расстройством вполне можно справиться с помощью приема железосодержащих препаратов.
Изучены механизмы памяти, ограничивающие возможности человеческого интеллекта
Американские нейрофизиологи выяснили, что сведения о предметах и событиях, которые человек способен единомоментно удерживать в памяти, локализованы в очень небольшой области коры головного мозга. Больше всего исследователей поразила малость этого участка, который оказался не больше однокопеечной монеты.
Стволовые клетки против сердечной недостаточности
Кардиологи из Питсбургского университета вновь продемонстрировали возможность борьбы с хронической сердечной недостаточностью с помощью аутологичной трансплантации костномозговых стволовых клеток.
Чудодейственная куркума
Ученые из Канады и США проложили путь к лекарственному лечению опаснейшего наследственного заболевания - муковисцидоза.
Впервые рождено дитя двух матерей
В виварии Токийского сельскохозяйственного университета живет вполне здоровая мышь, в наследственном аппарате которой нет ни одного мужского гена. Мышь по имени Кагия в полном смысле слова является дочерью двух матерей. Она появилась на свет благодаря чрезвычайно оригинальному эксперименту, осуществленному биологами из Японии и Южной Кореи.