Gel antioksidan mengekalkan fungsi pulau kecil selepas penyingkiran pankreas

Penyelidik dari Northwestern University telah membangunkan biomaterial antioksidan baharu yang pada masa hadapan boleh menjadikan hidup lebih mudah bagi mereka yang menghidap pankreatitis kronik.

Penemuan utama kajian

Makalah, "Makromolekul sitrat yang berubah fasa memerangi kerosakan pulau pankreas oksidatif, membolehkan pengukuhan dan fungsi pulau kecil dalam omentum," diterbitkan pada 7 Jun dalam jurnal Science Advances.

Sebelum pakar bedah mengeluarkan pankreas daripada pesakit yang mengalami pankreatitis kronik yang teruk dan menyakitkan, mereka mula-mula mengeluarkan gugusan tisu penghasil insulin yang dipanggil pulau kecil Langerhans dan memindahkannya ke dalam sistem vaskular hati. Matlamat pemindahan adalah untuk mengekalkan keupayaan pesakit mengawal paras glukosa darah tanpa suntikan insulin.

Malangnya, proses ini memusnahkan 50-80% pulau kecil, dan satu pertiga daripada pesakit menjadi diabetes selepas pembedahan. Tiga tahun selepas pembedahan, 70% pesakit memerlukan suntikan insulin, yang disertai dengan beberapa kesan sampingan seperti penambahan berat badan, hipoglikemia dan keletihan.

Pendekatan baru untuk pemindahan

Dalam kajian baru, saintis memindahkan pulau kecil Langerhans ke dalam omentum, tisu lemak yang besar dan rata yang melapisi usus, bukannya hati. Untuk mencipta persekitaran mikro yang lebih baik untuk pulau kecil, para penyelidik menggunakan biomaterial antioksidan dan anti-radang yang cepat bertukar daripada cecair kepada gel pada suhu badan.

Keputusan eksperimen haiwan

Dalam eksperimen ke atas tikus dan primata, gel tersebut berjaya menghalang tekanan oksidatif dan tindak balas keradangan, dengan ketara meningkatkan kemandirian dan kefungsian pulau kecil yang dipindahkan. Ini adalah kali pertama gel antioksidan sintetik telah digunakan untuk mengekalkan fungsi pulau kecil yang dipindahkan.

"Walaupun pemindahan pulau kecil telah bertambah baik dalam beberapa tahun kebelakangan ini, keputusan jangka panjang kekal tidak memuaskan," kata Guillermo A. Ameer, yang mengetuai kajian itu. "Bahan sintetik baharu kami mencipta persekitaran mikro yang menyokong fungsi pulau kecil. Dalam ujian haiwan, ia sangat berkesan dan memulihkan paras gula darah yang normal."

Kelebihan biomaterial baru

"Dengan pendekatan baharu ini, kami berharap pesakit tidak lagi terpaksa memilih antara kesakitan pankreatitis kronik dan komplikasi diabetes," tambah Jacqueline Burke, pengarang pertama kajian itu.

Peranan dan Prospek

Bagi pesakit yang hidup tanpa pankreas, kesan sampingan seperti menguruskan paras gula dalam darah boleh menjadi cabaran sepanjang hayat. Pulau Langerhans membantu badan mengekalkan kawalan paras gula dalam darah. Tanpa pulau kecil yang berfungsi, orang ramai mesti sentiasa memantau paras gula darah mereka dan menyuntik insulin.

"Hidup tanpa pulau berfungsi memberi beban besar kepada pesakit, " kata Burke. "Mereka perlu belajar mengira karbohidrat, dos insulin pada masa yang betul dan sentiasa memantau tahap glukosa mereka. Ia memerlukan banyak masa dan tenaga mental mereka."

Masalah dengan kaedah semasa

Tetapi malangnya, standard penjagaan semasa untuk pulau kecil sering membawa kepada hasil yang buruk. Selepas pembedahan untuk membuang pankreas, pakar bedah mengasingkan pulau kecil dan memindahkannya ke dalam hati melalui infusi vena portal. Prosedur ini mempunyai beberapa komplikasi biasa. Pulau kecil yang bersentuhan langsung dengan aliran darah mengalami tindak balas keradangan, lebih separuh daripada pulau kecil mati, dan pulau kecil yang dipindahkan boleh menyebabkan pembekuan darah berbahaya di hati. Atas sebab ini, doktor dan penyelidik telah mencari tapak pemindahan alternatif.

Pendekatan baharu menggunakan larutan sitrat

Untuk melindungi pulau kecil dan meningkatkan hasil, Ameer beralih kepada platform biomaterial sitrat yang dibangunkan di makmalnya dengan sifat antioksidan. Dalam kultur sel, kedua-dua pulau kecil tetikus dan manusia yang disimpan dalam gel sitrat kekal berdaya maju lebih lama daripada pulau kecil dalam larutan lain. Apabila terdedah kepada glukosa, pulau kecil merembeskan insulin, menunjukkan fungsi normal.

Integrasi ke dalam tisu

Selepas tiga bulan, badan telah menyerap semula 80 hingga 90 peratus daripada gel biokompatibel, yang mana ia tidak lagi diperlukan. "Apa yang mengagumkan ialah pulau kecil itu menjana semula saluran darah," kata Ameer. "Badan itu mencipta rangkaian saluran darah baharu untuk menyambungkan pulau kecil dengan badan. Ini adalah satu kejayaan penting kerana saluran darah memastikan pulau kecil itu hidup dan sihat."

Ameer merancang untuk menguji hidrogel dalam model haiwan dalam tempoh yang lebih lama seterusnya. Beliau juga menyatakan bahawa hidrogel baharu itu boleh digunakan untuk pelbagai terapi penggantian sel, termasuk terapi sel stem untuk diabetes.