Trong tuyến tụy, các tế bào beta sản xuất insulin được tập hợp với các tế bào nội tiết sản xuất hormone khác và được bao quanh bởi các tế bào ngoại tiết tuyến tụy tiết ra các enzym tiêu hóa. Các nhà nghiên cứu của Trung tâm Tiểu đường Joslin hiện đã chỉ ra cách một dạng bệnh di truyền hiếm gặp được gọi là bệnh tiểu đường khởi phát ở tuổi trưởng thành (MODY) được thúc đẩy bởi các enzym tiêu hóa đột biến được tạo ra trong các tế bào ngoại tiết của tuyến tụy, sau đó được các tế bào beta tiết insulin lân cận tiếp nhận.
Phát hiện này có thể giúp tìm hiểu các bệnh khác của tuyến tụy, bao gồm bệnh tiểu đường loại 1 hoặc loại 2, trong đó nhiễu xuyên âm phân tử bất thường giữa hai nhóm tế bào này có thể đóng một vai trò gây hại, nhà điều tra cấp cao của Joslin Rohit N. Kulkarni, Tiến sĩ, cho biết. Đồng Trưởng Bộ phận Sinh học Đảo và Tái sinh của Joslin và là Giáo sư Y khoa tại Trường Y Harvard.
Hầu hết các phiên bản của MODY là do một đột biến duy nhất trong các gen biểu hiện protein trong tế bào beta. Nhưng ở một dạng MODY được gọi là MODY8, một gen đột biến trong các tế bào ngoại tiết gần đó được biết là khởi đầu cho quá trình gây hại này, Kulkarni, tác giả tương ứng của bài báo về Nature Metabolism trình bày công trình cho biết. Các nhà khoa học trong phòng thí nghiệm của ông đã phát hiện ra rằng trong MODY8, các enzym tiêu hóa được tạo ra bởi gen đột biến này tập hợp trong các tế bào beta và làm suy giảm sức khỏe cũng như chức năng giải phóng insulin của chúng.
Sevim Kahraman, tiến sĩ, một nhà nghiên cứu sau tiến sĩ tại phòng thí nghiệm Kulkarni và là tác giả chính của bài báo cho biết: “Trong khi tuyến tụy nội tiết và tuyến ngoại tiết tạo thành hai bộ phận riêng biệt với các chức năng khác nhau, mối quan hệ giải phẫu gần gũi của chúng định hình số phận của chúng. "Tình trạng bệnh lý phát triển ở một bộ phận làm suy yếu bộ phận kia."
Anders Molven, Tiến sĩ, một tác giả và Giáo sư tại Đại học Bergen ở Na Uy cho biết: “Mặc dù MODY8 là một căn bệnh rất hiếm gặp, nó có thể làm sáng tỏ các cơ chế chung liên quan đến sự phát triển của bệnh tiểu đường. “Những phát hiện của chúng tôi chứng minh một quá trình bệnh bắt đầu trong tuyến tụy ngoại tiết cuối cùng có thể ảnh hưởng đến các tế bào beta sản xuất insulin như thế nào. Chúng tôi nghĩ rằng nhiễu xuyên âm ngoại tiết-nội tiết tiêu cực như vậy có thể đặc biệt thích hợp để tìm hiểu một số trường hợp mắc bệnh tiểu đường loại 1. "
Kulkarni giải thích rằng gen CEL (carboxyl ester lipase) đột biến trong MODY8 cũng được coi là một gen nguy cơ đối với bệnh tiểu đường loại 1. Điều đó đặt ra câu hỏi liệu một số trường hợp mắc bệnh tiểu đường loại 1 cũng có các protein đột biến tổng hợp này trong tế bào beta hay không, ông nói.
Nghiên cứu bắt đầu bằng cách sửa đổi một dòng tế bào ngoại tiết của người (acinar) để biểu hiện protein CEL đột biến. Khi các tế bào beta được tắm trong dung dịch từ các tế bào ngoại tiết bình thường hoặc đột biến, các tế bào beta tiếp nhận cả protein đột biến và protein bình thường, mang lại số lượng protein đột biến cao hơn. Các protein bình thường đã bị phân hủy bởi các quá trình diễn ra thường xuyên trong tế bào beta và biến mất trong vài giờ, nhưng các protein đột biến thì không, thay vào đó tạo thành các tập hợp protein.
Vậy những tập hợp này đã ảnh hưởng như thế nào đến chức năng và sức khỏe của các tế bào beta? Trong một loạt thí nghiệm, Kahraman và các đồng nghiệp của cô đã chứng minh rằng các tế bào không tiết ra insulin theo nhu cầu, sinh sôi chậm hơn và dễ bị chết hơn.
Cô đã xác nhận những phát hiện này từ các dòng tế bào bằng các thí nghiệm trên các tế bào từ người hiến tặng. Tiếp theo, cô cấy các tế bào ngoại tiết của con người (một lần nữa biểu hiện enzyme tiêu hóa bị đột biến hoặc bình thường) cùng với các tế bào beta của con người vào một mô hình chuột được thiết kế để chấp nhận các tế bào của con người. Kulkarni cho biết: “Ngay cả trong trường hợp đó, cô ấy có thể chứng minh rằng protein đột biến lại được tế bào beta tiếp nhận nhiều hơn so với protein bình thường và nó tạo thành các tập hợp không hòa tan.
Ngoài ra, khi kiểm tra tuyến tụy của những người bị MODY8 chết vì các nguyên nhân khác, các nhà điều tra đã thấy rằng các tế bào beta có chứa protein đột biến. Ông nói: “Ở những người hiến tặng khỏe mạnh, chúng tôi không tìm thấy protein bình thường trong tế bào beta.
Helge Raeder, MD, một đồng tác giả và Giáo sư tại Đại học Bergen, cho biết: “Câu chuyện MODY8 này ban đầu bắt đầu bằng việc quan sát lâm sàng những bệnh nhân mắc bệnh tiểu đường cũng gặp vấn đề về tiêu hóa, dẫn đến việc tìm ra một mẫu số di truyền chung”. “Trong nghiên cứu hiện tại, chúng tôi đóng vòng tròn bằng cách liên kết một cách cơ học những phát hiện lâm sàng này. Trái ngược với mong đợi của chúng tôi, một loại enzym tiêu hóa thường dành cho ruột thay vào đó đã bị đánh lừa để đi vào đảo tụy trong tình trạng bị bệnh, cuối cùng làm ảnh hưởng đến việc tiết insulin ”.
Ngày nay, những người mắc MODY8 được điều trị bằng insulin hoặc thuốc uống tiểu đường. Kulkarni và các đồng nghiệp của ông sẽ tìm cách thiết kế các phương pháp trị liệu phù hợp và cá nhân hóa hơn. “Ví dụ, chúng ta có thể hòa tan các tập hợp protein này hoặc hạn chế sự kết tụ của chúng trong tế bào beta không?” anh ấy nói. “Chúng ta có thể lấy tín hiệu từ những gì đã học được ở các bệnh khác như bệnh Alzheimer và bệnh Parkinson có cơ chế tập hợp tương tự trong tế bào.”
ĐIỀU NÊN rút ra từ bài viết này:
- When beta cells were bathed in solution from either mutated or normal exocrine cells, the beta cells took up both the mutated and normal proteins, bringing in higher numbers of the mutated proteins.
- But in one form of MODY called MODY8, a mutated gene in nearby exocrine cells is known to kick off this damaging process, said Kulkarni, corresponding author on a Nature Metabolism paper presenting the work.
- “Even in that scenario, she could show that the mutated protein is again taken up more by the beta cell in comparison to the normal protein, and it forms insoluble aggregates,”.
