Antioxidantgel behoudt eilandjesfunctie na verwijdering alvleesklier

Onderzoekers van de Northwestern University hebben een nieuw antioxidant biomateriaal ontwikkeld dat in de toekomst het leven van mensen met chronische pancreatitis een stuk makkelijker kan maken.

Belangrijkste bevindingen van het onderzoek

Het artikel, "Phase-changing citrate macromolecule combats oxidative pancreatic islet damage, makes islet engraftment and function in the omentum", werd op 7 juni gepubliceerd in het tijdschrift Science Advances.

Voordat chirurgen de alvleesklier verwijderen bij patiënten met ernstige, pijnlijke chronische pancreatitis, verwijderen ze eerst clusters van insulineproducerend weefsel, de zogenaamde eilandjes van Langerhans, en transplanteren deze naar het vaatstelsel van de lever. Het doel van de transplantatie is om de patiënt in staat te stellen zijn bloedglucosespiegel te reguleren zonder insuline-injecties.

Helaas vernietigt dit proces 50-80% van de eilandjes en ontwikkelt een derde van de patiënten na de operatie diabetes. Drie jaar na de operatie heeft 70% van de patiënten insuline-injecties nodig, wat gepaard gaat met een aantal bijwerkingen zoals gewichtstoename, hypoglykemie en vermoeidheid.

Een nieuwe benadering van transplantatie

In de nieuwe studie transplanteerden wetenschappers de eilandjes van Langerhans naar het omentum, een groot, plat vetweefsel dat de darmen bekleedt, in plaats van naar de lever. Om een gunstigere micro-omgeving voor de eilandjes te creëren, gebruikten de onderzoekers een antioxidant en ontstekingsremmend biomateriaal dat bij lichaamstemperatuur snel van vloeistof in een gel verandert.

Resultaten van dierproeven

In experimenten met muizen en primaten voorkwam de gel met succes oxidatieve stress en ontstekingsreacties, waardoor de overleving en functionaliteit van getransplanteerde eilandjes aanzienlijk verbeterde. Dit is de eerste keer dat een synthetische antioxidantgel is gebruikt om de functionaliteit van getransplanteerde eilandjes te behouden.

"Hoewel eilandjestransplantatie de afgelopen jaren is verbeterd, blijven de resultaten op de lange termijn onbevredigend", aldus Guillermo A. Ameer, die het onderzoek leidde. "Ons nieuwe synthetische materiaal creëert een ondersteunende micro-omgeving voor de eilandjesfunctie. Bij dierproeven bleek het zeer effectief en herstelde het de normale bloedsuikerspiegel."

Voordelen van het nieuwe biomateriaal

"Met deze nieuwe aanpak hopen we dat patiënten niet langer hoeven te kiezen tussen de pijn van chronische pancreatitis en de complicaties van diabetes", aldus Jacqueline Burke, eerste auteur van de studie.

Rol en vooruitzichten

Voor patiënten zonder alvleesklier kunnen bijwerkingen zoals het reguleren van de bloedsuikerspiegel een levenslange uitdaging zijn. De eilandjes van Langerhans helpen het lichaam de bloedsuikerspiegel onder controle te houden. Zonder functionerende eilandjes moeten mensen hun bloedsuikerspiegel regelmatig controleren en insuline injecteren.

"Leven zonder functionele eilandjes legt een enorme last op patiënten", aldus Burke. "Ze moeten leren koolhydraten te tellen, insuline op het juiste moment toe te dienen en hun glucosespiegel constant te controleren. Het kost hen veel tijd en mentale energie."

Problemen met de huidige methode

Helaas leidt de huidige standaardbehandeling voor eilandjes vaak tot slechte resultaten. Na een operatie waarbij de alvleesklier wordt verwijderd, isoleren chirurgen de eilandjes en transplanteren ze via een poortaderinfuus in de lever. Deze procedure kent verschillende veelvoorkomende complicaties. Eilandjes die direct in contact komen met de bloedbaan, ondergaan een ontstekingsreactie, waardoor meer dan de helft van de eilandjes afsterft en getransplanteerde eilandjes gevaarlijke bloedstolsels in de lever kunnen veroorzaken. Om deze redenen zijn artsen en onderzoekers op zoek naar een alternatieve transplantatielocatie.

Een nieuwe aanpak met behulp van citraatoplossing

Om de eilandjes te beschermen en de resultaten te verbeteren, maakte Ameer gebruik van een citraatbiomateriaalplatform, ontwikkeld in zijn laboratorium, met antioxiderende eigenschappen. In celculturen bleven zowel muizen- als menselijke eilandjes, bewaard in citraatgel, veel langer levensvatbaar dan eilandjes in andere oplossingen. Bij blootstelling aan glucose scheidden de eilandjes insuline af, wat een normale functionaliteit aantoonde.

Integratie in weefsels

Na drie maanden had het lichaam 80 tot 90 procent van de biocompatibele gel opgenomen en was deze niet langer nodig. "Het verbazingwekkende was dat de eilandjes bloedvaten regenereerden", aldus Ameer. "Het lichaam creëerde een netwerk van nieuwe bloedvaten om de eilandjes met het lichaam te verbinden. Dit is een belangrijke doorbraak, omdat bloedvaten de eilandjes levend en gezond houden."

Ameer is van plan de hydrogel vervolgens gedurende langere tijd in diermodellen te testen. Hij merkte ook op dat de nieuwe hydrogel gebruikt zou kunnen worden voor diverse celvervangende therapieën, waaronder stamceltherapie voor diabetes.