Slinivka břišní je malý orgán, který je umístěn těsně za žaludkem. Pankreas je posetý ostrůvky, buněčnými shluky, ve kterých jsou umístěny beta buňky produkující inzulin. U lidí s diabetem 1. typu vlastní imunitní buňky těla míří k ostrůvkům a začínají útočit na beta buňky. Nikdo přesně neví, co tento útok spouští.
Jedna stopa může vést ke vzoru smrti beta buněk. Mnoho beta buněk je zabito ve velkých skupinách, zatímco ostatní beta buňky jsou záhadně nedotčené. Zdá se, že něco přitahuje imunitní buňky k útoku na konkrétní skupiny beta buněk, zatímco ostatní ignoruje.
V nové studii Science Advances vědci z La Jolla Institute for Immunology (LJI) uvádějí, že nervový systém může být příčinou odumírání těchto nerovnoměrných shluků buněk. Jejich nová zjištění v myším modelu naznačují, že blokování nervových signálů do slinivky břišní může zabránit pacientům v rozvoji diabetu 1. typu.
„Je úžasné, že tento proces může být zastaven vlivem neuronů.“
Matthias von Herrath, MD, hlavní autor studie a profesor, Institut pro imunologii La Jolla
Laboratoř von Herrath pracuje na odhalení příčiny diabetu 1. typu. Ačkoli pro tuto chorobu existují environmentální a genetické rizikové faktory, diabetes 1. typu udeří zjevně zcela náhodně.
V průběhu let vědci hledali vysvětlení pozorovaného nerovnoměrného vzorce buněčné smrti. Jedna teorie byla, že tyto skupiny mají rozdíly v průtoku krve nebo byly poškozeny virem, který by mohl vyvolat imunitní útok.
V poslední době však vědci zkoumají nové pole zvané neuroimunologie, která pracuje s myšlenkou, že nervové signály mohou ovlivňovat imunitní buňky. Mohly by nervové signály řídit imunitní buňky k útoku na určité oblasti pankreatu?
„Mysleli jsme si, že to může hodně vysvětlit,“ říká první autor studie Gustaf Christoffersson, Ph.D., bývalý výzkumný pracovník LJI, nyní na univerzitě ve Uppsale ve Švédsku.
K otestování této teorie vědci použili myší model, u kterého lze experimentálně vyvolat smrt beta buněk. „Denervovali“ myši buď chirurgicky nebo pomocí neurotoxinu nebo farmakologického činidla, aby blokovaly většinu sympatických nervových signálů do pankreatu. Vědci poté použili zobrazovací zařízení světové úrovně LJI ke sledování vzorce smrti beta buněk u živých myší.
Tým zjistil, že blokování nervových signálů chránilo myši před smrtí beta buněk, ve srovnání s účinkem u myší bez léčby a myší, kterým byly podávány pouze beta blokátory. Bez inervace to vypadalo, jako by se slinivka "zatemnila" a imunitní buňky nebyly schopny najít svůj cíl.
„Byli jsme docela překvapeni, když jsme zjistili, že tyto blokátory nervů vedly k poměrně významným rozdílům v nástupu cukrovky,“ říká Christoffersson.
Než bude možné tuto metodu otestovat na lidech, je třeba udělat více studií. Von Herrath vysvětluje, že lékaři by nejprve potřebovali spolehlivý způsob identifikace pacientů s rizikem vzniku diabetu 1. typu.
Jakmile jsou tito pacienti identifikováni, von Herrath věří, že by mohli být léčeni buď elektrostimulací nebo léky blokujícími nervové signály. Existují také nechirurgické, intravaskulární metody blokování nervových signálů.
Nový objev by mohl vysvětlit tento fenomén zaznamenaný u diabetu 1. typu. Několik autoimunitních onemocnění sdílí stejný fenomén, ale v symetrickém vzoru.
Například stav pokožky u vitiliga způsobuje, že pokožka ztrácí pigment, často v symetrických oblastech na tvářích a rukou. Artritida má také tendenci udeřit symetricky, se zánětem v kolenních, loketních nebo zápěstních kloubech.
Nová studie naznačuje, že tyto oblasti mohou být inervovány nervy, které se symetricky větví tělem.
„Tato symetrie je velmi nápadná a bylo téměř nemožné ji vysvětlit,“ říká von Herrath.
Von Herrath si myslí, že průlomy v neuroimmunologii mohou mít široké důsledky pro vysvětlení, proč se tělo při mnoha autoimunitních onemocněních obrací proti svým orgánům. Spolu s Christofferssonem doufáme, že prozkoumáme buněčné mechanismy, které spojují nervový systém a diabetes 1. typu.
Institut pro imunologii La Jolla
Originál článku v AJ
Study: Blocking nerve signals to the pancreas could stop patients from developing type 1 diabetes
Your pancreas is a little sweet potato-shaped organ that sits snug behind your stomach. The pancreas is studded with islets, the cell clusters that house insulin-producing beta cells. In people with type 1 diabetes, the body's own immune cells head for the islets and start attacking the beta cells. No one knows exactly what triggers this attack.
One clue may lie in the pattern of beta-cell death. Many beta cells are killed off in big patches while other beta cells are mysteriously untouched. Something seems to be drawing immune cells to attack specific groups of beta cells while ignoring others.
In a new Science Advances study, researchers at La Jolla Institute for Immunology (LJI) report that the nervous system may be driving this patchy cell die-off. Their new findings in a mouse model suggest that blocking nerve signals to the pancreas could stop patients from ever developing type 1 diabetes.
It's astonishing that this process may be stoppable through neuronal influence."
Matthias von Herrath, MD, Study Senior Author and Professor, La Jolla Institute for Immunology
The von Herrath Lab has been working to uncover the cause of type 1 diabetes. Although there are environmental and genetic risk factors for the disease, type 1 diabetes often seemingly strikes at random.
Over the years, researchers have sought an explanation for the observed patchy pattern of cell death. One theory has been that these patches have differences in blood flow or they have been damaged by a virus that might be sparking an immune attack.
But recently, researchers have been exploring a new field called neuroimmunology, which is the idea that nerve signals can affect immune cells. Could nerve signals drive immune cells to attack certain areas of the pancreas?
"We thought that could explain a lot," says study first author Gustaf Christoffersson, Ph.D., a former LJI postdoctoral researcher now at the University Uppsala, Sweden.
To test this theory, the researchers used a mouse model that can be experimentally induced to have beta cell death. They "denervated" the mice, either surgically or through use of a neurotoxin or a pharmacological agent, to block most of the sympathetic nerve signals to the pancreas. The researchers then used LJI's world-class imaging facility to track the pattern of beta cell death in living mice.
The team found that blocking the nerve signals protected mice from beta cell death, compared with no effect in mice given no treatment and mice given only beta blockers. Without innervation, it was like the pancreas had gone dark and immune cells were unable to find their target.
"We were pretty surprised to see that these nerve blockers led to pretty significant differences in the onset of diabetes," says Christoffersson.
More work needs to be done before this method can be tested in people. Von Herrath explains that doctors would first need a reliable way to identify patients at risk of type 1 diabetes onset.
Once these patients are identified, von Herrath believes they could be treated either through electrostimulation or drugs to block nerve signals. There are also non-surgical, intravascular methods for blocking nerve signals.
The new discovery might explain much more than the patchiness seen in type 1 diabetes. Several autoimmune diseases share this same patchiness-;but in a symmetrical pattern.
For example, the skin condition vitiligo causes skin to lose its pigment, often in symmetrical areas across the faces and hands. Arthritis also tends to strike symmetrically, with inflammation in both knee, elbow or wrist joints.
The new study suggests that these areas may be innervated by nerves that branch out symmetrically through the body.
"This symmetry is very striking, and it's been almost impossible to explain," says von Herrath.
Von Herrath thinks breakthroughs in neuroimmunology could have broad implications for explaining why the body turns against its own organs in many autoimmune diseases. Going forward, he and Christoffersson hope to investigate the cellular mechanisms that connect the nervous system and type 1 diabetes.
Source:
La Jolla Institute for Immunology