Il gel antiossidante preserva la funzione delle isole dopo la rimozione del pancreas

I ricercatori della Northwestern University hanno sviluppato un nuovo biomateriale antiossidante che potrebbe rendere la vita molto più facile alle persone che soffrono di pancreatite cronica in futuro.

Principali conclusioni dello studio

L'articolo "La macromolecola di citrato a cambiamento di fase combatte il danno ossidativo delle isole pancreatiche, consente l'attecchimento delle isole e la funzione nell'omento" è stato pubblicato il 7 giugno sulla rivista Science Advances. p>

Prima di rimuovere il pancreas da pazienti affetti da pancreatite cronica grave e dolorosa, i chirurghi rimuovono gruppi di tessuto produttore di insulina chiamati isole di Langerhans e li trapiantano nel sistema vascolare del fegato. Lo scopo del trapianto è preservare la capacità del paziente di controllare i livelli di glucosio nel sangue senza iniezioni di insulina.

Sfortunatamente, questo processo distrugge il 50-80% delle isole e un terzo dei pazienti diventa diabetico dopo l'intervento chirurgico. Tre anni dopo l'intervento chirurgico, il 70% dei pazienti necessita di iniezioni di insulina, che sono accompagnate da una serie di effetti collaterali come aumento di peso, ipoglicemia e affaticamento.

Nuovo approccio al trapianto

In un nuovo studio, gli scienziati hanno trapiantato le isole di Langerhans nell'omento, un tessuto adiposo grande e piatto che ricopre l'intestino, invece che nel fegato. Per creare un microambiente più favorevole per le isole, i ricercatori hanno utilizzato un biomateriale antiossidante e antinfiammatorio che si trasforma rapidamente da liquido a gel alla temperatura corporea.

Risultati di esperimenti sugli animali

Negli esperimenti su topi e primati, il gel ha prevenuto con successo lo stress ossidativo e le reazioni infiammatorie, migliorando significativamente la sopravvivenza e la funzionalità delle isole trapiantate. Questa è la prima volta che un gel antiossidante sintetico viene utilizzato per preservare la funzionalità delle isole trapiantate.

"Sebbene il trapianto di isole sia migliorato negli ultimi anni, i risultati a lungo termine rimangono insoddisfacenti", ha affermato Guillermo A. Ameer, che ha guidato lo studio. "Il nostro nuovo materiale sintetico crea un microambiente favorevole alla funzione delle isole. Quando è stato testato sugli animali, si è rivelato altamente efficace nel ripristinare i normali livelli di zucchero nel sangue."

Vantaggi del nuovo biomateriale

"Con questo nuovo approccio, speriamo che i pazienti non siano più costretti a scegliere tra il dolore della pancreatite cronica e le complicazioni del diabete", ha aggiunto Jacqueline Burke, prima autrice dello studio.

Ruolo e prospettive

Per i pazienti che vivono senza pancreas, gli effetti collaterali come la gestione dei livelli di zucchero nel sangue possono rappresentare un problema permanente. Le isole di Langerhans aiutano l'organismo a mantenere il controllo dei livelli di zucchero nel sangue. Senza isole funzionanti, le persone devono monitorare frequentemente la glicemia e fare iniezioni di insulina.

"Vivere senza isole funzionali rappresenta un onere enorme per i pazienti", ha affermato Burke. "Devono imparare a contare i carboidrati, a dosare l'insulina al momento giusto e a monitorare costantemente i livelli di glucosio. Ciò assorbe molto tempo ed energia mentale."

Problemi con il metodo corrente

Ma sfortunatamente, l'attuale standard di cura delle isole spesso porta a scarsi risultati. Dopo l’intervento chirurgico per rimuovere il pancreas, i chirurghi isolano le isole e le trapiantano nel fegato attraverso l’infusione nella vena porta. Questa procedura presenta diverse complicazioni comuni. Le isole a diretto contatto con il flusso sanguigno subiscono una risposta infiammatoria, più della metà delle isole muore e le isole trapiantate possono causare pericolosi coaguli di sangue nel fegato. Per questi motivi, medici e ricercatori hanno cercato un sito di trapianto alternativo.

Nuovo approccio utilizzando la soluzione di citrato

Per proteggere le isole e migliorare i risultati, Ameer si è rivolto a una piattaforma di biomateriali di citrato con proprietà antiossidanti sviluppata nel suo laboratorio. Nelle colture cellulari, sia le isole di topo che quelle umane conservate nel gel di citrato sono rimaste vitali molto più a lungo delle isole in altre soluzioni. Quando esposte al glucosio, le isole secernono insulina, dimostrando una normale funzionalità.

Integrazione nei tessuti

Dopo tre mesi, il corpo aveva riassorbito l'80-90% del gel biocompatibile e a questo punto non era più necessario. "Ciò che è stato sorprendente è che le isole hanno rigenerato i vasi sanguigni", ha detto Ameer. "Il corpo ha creato una rete di nuovi vasi sanguigni per collegare le isole al corpo. Si tratta di un importante passo avanti perché i vasi sanguigni mantengono le isole vive e sane."

Ameer prevede poi di testare l'idrogel su modelli animali per un periodo di tempo più lungo. Ha inoltre osservato che il nuovo idrogel potrebbe essere utilizzato per varie terapie di sostituzione cellulare, comprese le cellule staminali per il trattamento del diabete.