Il gel antiossidante preserva la funzione delle isole dopo l'asportazione del pancreas

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

Risultati chiave dello studio

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

Prima di rimuovere il pancreas dai pazienti affetti da pancreatite cronica grave e dolorosa, i chirurghi rimuovono gruppi di tessuto che produce insulina, chiamati isole di Langerhans, e li trapiantano nel sistema vascolare del fegato. L'obiettivo 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 pancreatiche e un terzo dei pazienti sviluppa diabete dopo l'operazione. Tre anni dopo l'operazione, 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.

Un nuovo approccio al trapianto

Nel nuovo studio, gli scienziati hanno trapiantato le isole di Langerhans nell'omento, un ampio tessuto adiposo piatto che riveste l'intestino, anziché 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 a temperatura corporea.

Risultati degli esperimenti sugli animali

In 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 pancreatiche 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 funzionalità delle isole pancreatiche. Nei test sugli animali, si è dimostrato altamente efficace e ha ripristinato i normali livelli di glicemia."

Vantaggi del nuovo biomateriale

"Con questo nuovo approccio, speriamo che i pazienti non saranno 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 glicemia possono rappresentare una sfida per tutta la vita. Le isole di Langerhans aiutano l'organismo a mantenere sotto controllo i livelli di glicemia. Senza isole funzionanti, le persone devono monitorare frequentemente i livelli di glicemia e iniettarsi insulina.

"Vivere senza isole pancreatiche funzionanti rappresenta un enorme peso 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. Questo richiede molto tempo ed energie mentali."

Problemi con il metodo attuale

Purtroppo, l'attuale standard di cura per le isole pancreatiche spesso porta a risultati insoddisfacenti. Dopo l'intervento chirurgico per la rimozione del pancreas, i chirurghi isolano le isole pancreatiche e le trapiantano nel fegato tramite infusione nella vena porta. Questa procedura presenta diverse complicazioni comuni. Le isole pancreatiche a diretto contatto con il flusso sanguigno subiscono una risposta infiammatoria, più della metà muore e le isole pancreatiche trapiantate possono causare pericolosi coaguli di sangue nel fegato. Per questi motivi, medici e ricercatori sono alla ricerca di un sito alternativo per il trapianto.

Un nuovo approccio che utilizza la soluzione di citrato

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

Integrazione nei tessuti

Dopo tre mesi, il corpo aveva riassorbito l'80-90% del gel biocompatibile, che a quel punto non era più necessario. "La cosa 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 resto del corpo. Questa è una svolta importante perché i vasi sanguigni mantengono le isole vive e sane."

Ameer prevede 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 una varietà di terapie di sostituzione cellulare, inclusa la terapia con cellule staminali per il diabete.