Antioxidantgel behoudt de eilandfunctie na verwijdering van de pancreas

Onderzoekers van de Northwestern University hebben een nieuw antioxidant biomateriaal ontwikkeld dat het leven in de toekomst aanzienlijk gemakkelijker zou kunnen maken voor mensen die lijden aan chronische pancreatitis.

Belangrijkste conclusies van het onderzoek

Het artikel “Phase-changing citraat macromolecule bestrijdt oxidatieve schade aan de pancreaseilandjes, maakt inplanting van eilandjes en functie in het omentum mogelijk” werd op 7 juni gepubliceerd in het tijdschrift Science Advances. p>

Voordat chirurgen de alvleesklier verwijderen bij patiënten met ernstige, pijnlijke chronische pancreatitis, verwijderen ze eerst clusters van insulineproducerend weefsel, eilandjes van Langerhans genaamd, en transplanteren ze deze in het vasculaire systeem van de lever. Het doel van de transplantatie is om het vermogen van de patiënt om de bloedsuikerspiegel onder controle te houden te behouden zonder insuline-injecties.

Helaas vernietigt dit proces 50-80% van de eilandjes, en een derde van de patiënten krijgt 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.

Nieuwe benadering van transplantatie

In een nieuwe studie transplanteerden wetenschappers de eilandjes van Langerhans in het omentum, een groot, plat vetweefsel dat de darmen bedekt, in plaats van de lever. Om een gunstiger micro-milieu voor de eilandjes te creëren, gebruikten de onderzoekers een antioxidant en ontstekingsremmend biomateriaal dat bij lichaamstemperatuur snel van vloeistof in 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 werd verbeterd. Dit is de eerste keer dat een synthetische antioxidantgel wordt gebruikt om de functionaliteit van getransplanteerde eilandjes te behouden.

"Hoewel de transplantatie van eilandjes de afgelopen jaren is verbeterd, blijven de resultaten op de lange termijn onbevredigend", zegt Guillermo A. Ameer, die het onderzoek leidde. "Ons nieuwe synthetische materiaal creëert een ondersteunende micro-omgeving voor de functie van de eilandjes. Bij testen op dieren was het zeer effectief in het herstellen van de normale bloedsuikerspiegel."

Voordelen van het nieuwe biomateriaal

“Met deze nieuwe aanpak hopen we dat patiënten niet langer gedwongen zullen worden te kiezen tussen de pijn van chronische pancreatitis en de complicaties van diabetes”, aldus Jacqueline Burke, eerste auteur van het onderzoek.

Rol en vooruitzichten

Voor patiënten die zonder alvleesklier leven, kunnen bijwerkingen zoals het beheersen van de bloedsuikerspiegel een levenslang probleem zijn. De eilandjes van Langerhans helpen het lichaam de bloedsuikerspiegel onder controle te houden. Zonder functionerende eilandjes moeten mensen regelmatig hun bloedsuikerspiegel controleren en insuline-injecties nemen.

"Leven zonder functionele eilandjes legt een enorme last op voor patiënten", zei Burke. "Ze moeten leren hoe ze koolhydraten moeten tellen, insuline op het juiste moment moeten doseren en het glucosegehalte voortdurend moeten controleren. Dit kost veel tijd en mentale energie."

Problemen met de huidige methode

Maar helaas leidt de huidige zorgstandaard voor eilandjes vaak tot slechte resultaten. Na een operatie om de alvleesklier te verwijderen, isoleren chirurgen de eilandjes en transplanteren ze via poortaderinfusie in de lever. Deze procedure heeft verschillende veel voorkomende complicaties. Eilandjes die in direct contact staan met de bloedbaan ondergaan een ontstekingsreactie, meer dan de helft van de eilandjes sterft en getransplanteerde eilandjes kunnen gevaarlijke bloedstolsels in de lever veroorzaken. Om deze redenen zochten artsen en onderzoekers naar een alternatieve transplantatieplaats.

Nieuwe aanpak met behulp van citraatoplossing

Om de eilandjes te beschermen en de resultaten te verbeteren, wendde Ameer zich tot een platform van citraatbiomaterialen met antioxiderende eigenschappen, ontwikkeld in zijn laboratorium. In celculturen bleven zowel muis- als menselijke eilandjes opgeslagen in citraatgel veel langer levensvatbaar dan eilandjes in andere oplossingen. Bij blootstelling aan glucose scheidden de eilandjes insuline af, wat een normale functionaliteit aantoont.

Integratie in stoffen

Na drie maanden had het lichaam 80-90% van de biocompatibele gel opnieuw geabsorbeerd en op dat moment was deze niet langer nodig. "Wat verrassend was, was dat de eilandjes de bloedvaten regenereerden", zei Ameer. "Het lichaam heeft een netwerk van nieuwe bloedvaten gecreëerd om de eilandjes met het lichaam te verbinden. Dit is een belangrijke doorbraak omdat de bloedvaten de eilandjes levend en gezond houden."

Ameer is van plan de hydrogel vervolgens over een langere periode in diermodellen te testen. Hij merkte ook op dat de nieuwe hydrogel gebruikt zou kunnen worden voor verschillende celvervangingstherapieën, waaronder stamcellen voor de behandeling van diabetes.