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Neuprogrammierung von Alpha-Zellen zur Bekämpfung von Diabetes

Anstatt zu versuchen, die Insulin-produzierenden Beta-Zellen zu reaktivieren, sagen Forscher, dass die Reprogrammierung der Alpha-Zellen in Betazellen ein besserer Weg sein könnte, um Typ-2-Diabetes zu behandeln.
Die Wissenschaftler, von der Perelman School of Medicine, Universität von Pennsylvania, erklärte in der Journal der klinischen Untersuchung dass sie es schafften, menschliche und Mauszellen mit Verbindungen zu behandeln, die das Chromatin (Zellkernmaterial) in Alpha-Zellen veränderten, so dass sie die Expression von Beta-Zell-Genen induzierten. Vereinfacht ausgedrückt, gelang es ihnen, die Alpha-Zellen, die in der Bauchspeicheldrüse neben den Beta-Zellen existieren, dazu zu bringen, sich wie Betazellen zu verhalten.
Insulin wird von den Beta-Zellen in den Langerhans-Inseln, in der Bauchspeicheldrüse produziert.
Leitender Autor Klaus H. Kästner, Ph.D., Professor für Genetik und Mitglied des Instituts für Diabetes, Adipositas und Metabolismus, sagte:

"Dies wäre eine Win-Win-Situation für Diabetiker - sie hätten mehr Insulin-produzierende Beta-Zellen und es gäbe weniger Glucagon produzierende Alpha-Zellen."

Patienten mit Typ-2-Diabetes haben zwei Probleme (unter anderem) in Bezug auf Beta-und Alpha-Zellen:
  • Sie haben kein Insulin (was Beta-Zellen produzieren)
  • Sie produzieren zu viel Glucagon (welches die Alpha-Zellen produzieren)
Wenn einige Alpha-Zellen zu Beta-Zellen werden, wird es mehr Insulin und weniger Glucagon-Produktion geben, eine ideale Situation für Patienten mit Typ-2-Diabetes.
Bei beiden Arten von Diabetes - Typ 1 und 2 - gibt es nicht genug Betazellen. Theoretisch sollte die Transplantation von Betazellen bei Patienten mit Typ-1-Diabetes die Krankheit aufhalten (plus Kontrolle der Immunsuppression). Das Problem besteht darin, im Labor genug dieser Zellen entweder aus embryonalen Stammzellen oder reprogrammierenden reifen Zelltypen zu erzeugen. In einer früheren Studie veröffentlicht in Zellberichte Im November 2012 stellten dänische Forscher fest, dass sich Beta-Zellen im Labor besser aus Stammzellen in 3D entwickeln können.
Glucagon, das den Glukosespiegel im Blut erhöht, wird von den Alpha-Zellen synthetisiert, einer anderen Art von endokrinen Zellen in der Bauchspeicheldrüse.


Die Behandlung menschlicher Inseln mit dem Histon-Methyltransferase-Inhibitor Adox führt zur Co-Lokalisation des beta-Zell-spezifischen Transkriptionsfaktors PDX1 (weiß) in einer substantiellen Subpopulation von Glucagon-positiven Zellen (rot), was auf eine partielle endokrine Zellschicker-Konversion hindeutet
Kästner sagte:
"Wir behandelten menschliche Inselzellen mit einer Chemikalie, die ein Protein hemmt, das methylchemische Gruppen an Histone bindet, was - neben vielen anderen Effekten - zur Entfernung von Histonmodifikationen führt, die die Genexpression beeinflussen.
Wir fanden dann eine hohe Frequenz an Alpha-Zellen, die Beta-Zell-Marker exprimierten und sogar nach einer medikamentösen Behandlung etwas Insulin produzierten. "

Histone sind komplexe Proteine, um die DNA-Stränge im Zellkern gewickelt sind.
Die Wissenschaftler fanden heraus, dass mehrere der Gene in den Alpha-Zellen sowohl durch aktivierende als auch durch reprimierende Histon-Modifikationen gekennzeichnet sind. Eingeschlossen waren eine große Anzahl von Genen in der Beta-Zell-Funktion. In einem Zustand wurde, wenn ein spezifisches Gen ausgeschaltet wurde, es durch Entfernen einer Modifikation, die das Histon unterdrückt, leicht aktiviert.

Kaestner sagte: "Zu einem gewissen Grad scheinen humane Alpha-Zellen in einem plastischen epigenetischen Zustand zu sein. Wir haben argumentiert Wir könnten damit Alpha-Zellen in Richtung des Beta-Zell-Phänotyps umprogrammieren, um diese dringend benötigten Insulin produzierenden Zellen zu produzieren."
In einem Abstract in derselben Zeitschrift schlossen die Autoren:
"Somit zeigen pankreatische Inselzellen von Säugetieren eine zelltypspezifische epigenomische Plastizität, was darauf hindeutet, dass die epigenomische Manipulation einen Weg zur Zellreprogrammierung und neue auf Zellersatz basierende Therapien für Diabetes bieten könnte."

Die Studie wurde vom Beckman Research Center / NIDDK / Integrated Islet Distribution Program (10028044) und dem National Institute of Diabetes und Digestive and Kidney Diseases (U01 DK070430, U42 RR006042, U01DK089529, R01DK088383, U01DK089569) gesponsert.

Nicht zum ersten Mal wurden Alpha-Zellen als potenzielle Beta-Zellen gesehen

Forscher vom Max-Planck-Institut für biophysikalische Chemie in Deutschland, der Universität Göttingen und vom JDRF-Zentrum für Beta-Zelltherapie bei Diabetes in Belgien haben darüber gesprochen, Glucagon-produzierende Alpha-Zellen zu Insulin-produzierenden Beta-Zellen zu machen in einem Bericht in der Zeitschrift Zelle im August 2009.
Sie entdeckten, dass neue Insulin-produzierende Beta-Zellen in Mäusen aus Alpha-Zellen erzeugt werden können, indem sie die Expression von Pax4 (ein Gen) in Alpha-Zellen modifizieren.
Geschrieben von Christian Nordqvist

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