Forschung der University of Pittsburgh könnte zu neuen Therapien für Diabetes führen

Forschung der University of Pittsburgh könnte zu neuen Therapien für Diabetes führen
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Anonim

Forscher entwickeln transgene Mäuse, die den Hepatozyten-Wachstumsfaktor überexprimieren

PITTSBURGH, 15. Januar – In der Forschung, die bei der Entwicklung neuer Therapien für Diabetes helfen könnte, haben Forscher der University of Pittsburgh transgene Mäuse entwickelt, die ein Protein, den Hepatozyten-Wachstumsfaktor (HGF), in Inselzellen der Bauchspeicheldrüse überexprimieren. Förderung des Wachstums dieser Zellpopulation, die für das zuckerregulierende Hormon Insulin verantwortlich ist.

Die transgenen Mäuse zeigten im Vergleich zu den nicht-transgenen Kontrollmäusen eine erhöhte Beta-Zell-Proliferation, eine erhöhte Inselmasse, eine erhöhte Gesamtinsulinproduktion und einen niedrigeren Blutzuckerspiegel.Diese kombinierten Wirkungen führten dazu, dass die veränderten Mäuse einen leicht niedrigen Blutzucker hatten.

Die Forschung erscheint in der Ausgabe des Journal of Biological Chemistry vom 15. Januar. "Dies ist das erste Mal, dass Hypoglykämie und beschleunigtes Inselwachstum in einem transgenen Tiermodell nachgewiesen wurden", so Andrew F. Stewart, M.D., Professor für Medizin, Leiter der Abteilung für Endokrinologie und Stoffwechsel und leitender Autor der Veröffentlichung. „Diese Studien zeigen, dass es möglich ist, Inselzellen der Bauchspeicheldrüse so zu manipulieren, dass sie sich in lebenden Tieren langfristig schneller als normal vermehren, und dass dies zu einer Überproduktion von Insulin und damit zu einem niedrigeren Blutzuckerspiegel führen kann."

Derzeit besteht die primäre medikamentöse Behandlung von Diabetes darin, Medikamente zu verabreichen, die die Insulinproduktion der Bauchspeicheldrüse erhöhen, oder Insulin selbst zu verabreichen. Beide Behandlungen erfordern die tägliche Verabreichung oraler oder injizierbarer Medikamente.

"Diese Forschung deutet darauf hin, dass es eines Tages möglich sein könnte, Inselzellen zu konstruieren, die Patienten mit Diabetes verabreicht werden können, damit sie gleichzeitig den Blutzucker messen und die angemessene Menge Insulin absondern können. Davon sind wir noch weit entfernt dieses Ziel derzeit erreichen. Die Bedeutung dieser Studien besteht jedoch darin, dass sie die Plausibilität des Einsatzes dieses Ansatzes zur Behandlung von Diabetes in der Zukunft aufzeigen", sagte Dr. Stewart.

Diabetes tritt auf, wenn der Körper die Glukose im Blut nicht zur Energiegewinnung nutzen kann, weil entweder die Bauchspeicheldrüse nicht genug Insulin produzieren kann oder das vorhandene Insulin nicht wirksam ist. Inselzellen, die sich in der Bauchspeicheldrüse befinden, produzieren und scheiden Hormone aus, die dem Körper helfen, Nahrung abzubauen und zu verwerten. Betazellen befinden sich in den Inseln und produzieren und setzen Insulin frei, das den Glukosespiegel im Blut steuert. Hypoglykämie ist ein Hinweis darauf, dass der Glukosespiegel (Zucker) im Blut zu niedrig ist.

"Frühere Untersuchungen haben gezeigt, dass das Protein HGF das Zellwachstum in vitro fördert.Wir haben das transgene Mausmodell entwickelt, um festzustellen, ob es in vivo eine ähnliche Wirkung gibt", sagte Adolfo Garcìa-Ocaña, Ph.D., wissenschaftlicher Mitarbeiter in der Abteilung für Endokrinologie und Stoffwechsel und Hauptforscher.

Unter den Ergebnissen waren:

Die Blutglukosekonzentrationen waren bei HGF-Mäusen sowohl unter Nicht-Nüchtern- als auch unter 24-Stunden-Fasten-Bedingungen im Vergleich zu den Glukosekonzentrationen bei normalen Mäusen signifikant niedriger.

Die Insulinspiegel der Bauchspeicheldrüse waren bei den HGF-transgenen Mäusen im Vergleich zu den entsprechenden Kontrollen zwei- bis siebenfach höher.

Das Volumen der Inselzellen war bei den HGF-Mäusen im Vergleich zu den normalen Mäusen zwei- bis dreifach erhöht.

Die Replikationsrate der Betazellen der Bauchspeicheldrüse war bei HGF-Mäusen im Vergleich zu normalen Mäusen um den Faktor 2,5 erhöht.

"Um die mögliche therapeutische Rolle von HGF bei Diabetes zu untersuchen, haben wir vor allem die Reaktion von HGF-Mäusen auf experimentellen Diabetes untersucht, der durch das Medikament Streptozotocin (STZ) ausgelöst wurde", sagte Dr.Garcia-Ocaña. „Normale Mäuse entwickelten Diabetes mit Injektionen von STZ; im Gegensatz dazu zeigten HGF-Mäuse eine abgeschwächte Reaktion auf STZ und zeigten drei Wochen nach der Injektion nur einen sehr leichten Diabetes. Dies deutet darauf hin, dass HGF in Strategien nützlich sein könnte, die sich auf die Erhöhung der Inselmasse und -funktion bei Diabetikern konzentrieren."

Andere, die an der Forschung beteiligt sind, sind Karen K. Takane, Ph.D.; Mushtaq A. Syed, MD; und Rupangi C. Vasavada, Ph.D., von der University of Pittsburgh School of Medicine und William M. Philbrick, Ph.D., von der medizinischen Fakultät der Yale University School of Medicine.

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