Inzulin je hormon, který udržuje hladinu cukru v krvi v bezpečném rozmezí a umožňuje buňkám využívat glukózu jako hlavní zdroj energie. Vzniká v β‑buňkách Langerhansových ostrůvků ve slinivce břišní, které v mikroorgánu ostrůvku úzce spolupracují s dalšími hormonálně aktivními buňkami, zejména α‑ a δ‑buňkami. Narušení spolupráce mezi těmito buňkami patří k procesům spojovaným s rozvojem diabetu 2. typu. Nová studie vědců z Fyziologického ústavu AV ČR publikovaná v časopise Comprehensive Physiology, ukazuje, že v podmínkách počínající poruchy β-buněk mohou α-buňky aktivovat kompenzační program podporující zbytkovou sekreci inzulinu. Poznání těchto kompenzačních mechanismů je důležité pro hledání nových strategií, jak chránit β-buňky a oddálit rozvoj diabetu 2. typu.
Proč je inzulin důležitý a kde vzniká
β-buňky slinivky břišní uvolňují inzulin po jídle a pomáhají tak snižovat hladinu cukru v krvi. U diabetu 2. typu však jejich schopnost reagovat na glukózu postupně slábne. Nová práce z Oddělení výzkumu pankreatických ostrůvků ukazuje, že důležitou roli v této rané fázi nemají jen samotné β-buňky, ale celý pankreatický ostrůvek jako vzájemně propojený buněčný systém.
„Ke studiu jsme využili myší model s vyřazeným enzymem NADPH oxidázou 4 (Nox4) pouze v β-buňkách. Tyto myši mají narušenou sekreci inzulinu po stimulaci glukózou a vykazují znaky časného diabetu, tzv. prediabetický stav, objasňuje korespondenční autorka studie, Lydie Plecitá-Hlavatá. Detailní analýza pankreatických ostrůvků u těchto myší ukázala, že jejich ostrůvky obsahují zvýšený podíl α‑buněk a větší počet buněk nesoucích současně znaky α‑ i β-buněk.
α‑buňky jako nouzová podpora b-buněk
α‑buňky byly dlouho vnímány především jako „protějšek“ β-buněk, protože produkují glukagon, hormon zvyšující hladinu cukru v krvi. „Naše studie však ukazuje, že při oslabené funkci β-buněk se mění chování sousedních α-buněk. Ty zvyšují produkci glukagonu a lokálního hormonu GLP-1 a prostřednictvím buněčné komunikace pravděpodobně přispívají k udržení zbytkové sekrece inzulinu“, shrnuje Plecitá-Hlavatá.
V ostrůvcích myšího modelu β-buněčné dysfunkce se změnilo zapojení receptorů pro glukagon a GLP-1. Posílily se také vnitrobuněčné signální dráhy spojené s molekulou cAMP a regulací vápníku, které jsou důležité pro uvolňování inzulinu. Studie tak ukazuje, že oslabení β-buněk nevede pouze k jejich izolovanému selhávání, ale spouští přestavbu komunikace uvnitř celého ostrůvku.
Výsledky naznačují, že pankreatický ostrůvek při metabolickém stresu v β-buňkách pružně přelaďuje komunikaci mezi jednotlivými typy buněk. Tato adaptace sice nedokáže poruchu β-buněk plně napravit, ale může pomoci udržet sekreci inzulinu v rané fázi onemocnění. Studie tak přináší nový pohled na prediabetes: nejde pouze o selhávání jednoho typu buněk, ale o změnu fungování celého ostrůvku.
Práce podtrhuje význam multidisciplinárního přístupu k výzkumu diabetu. Místo izolovaného pohledu na β‑buňku je třeba chápat celý ostrůvek jako dynamicky se přizpůsobující síť buněk. Detailní poznání regulačních mechanismů a cílení léčby právě na kompenzační mechanismy probíhající uvnitř ostrůvků by mohlo pomoci lépe chránit β‑buňky v období prediabetu a oddálit tak rozvoj diabetu 2. typu. Autoři však zároveň upozorňují, že jde o preklinický výzkum na myším modelu a bude nutné ověřit, zda podobné mechanismy probíhají také u lidí.
Práce vznikla v rámci spolupráce Fyziologického ústavu AV ČR a Univerzity v Mariboru a byla podpořena projektem Národní institut pro výzkum metabolických a kardiovaskulárních onemocnění CarDia (EXCELES, LX22NPO5104) a Grantovou agenturou ČR.
Reference: Benáková Š., Holendová B., Dolenšek J., Křivonosková M., Stožer A., Plecitá-Hlavatá L.: Pancreatic Islet Cell Crosstalk: Insight Into α-/β-Cell Compensatory Mechanisms. Comprehensive Physiology 16:e70158 (2026). DOI: 10.1002/cph4.70158. IF = 5,2.
Legenda k obrázku: Kompenzační přestavba komunikace v pankreatickém ostrůvku při oslabené funkci β-buněk.
(1) β-buněčně specifická delece Nox4 vede v myším modelu ke snížené odpovědi β-buněk na glukózu a k poruše glukózou stimulované sekrece inzulinu (GSIS). (2) Oslabený inzulinový výstup je spojen s remodelací α-buněčné populace, včetně zvýšeného zastoupení α-buněk, expanze bihormonálních buněk a zvýšené produkce glukagonu a GLP-1. (3) Tyto α-buněčné parakrinní signály působí prostřednictvím receptorů GLP-1R a GCGR na β-buňkách a podporují cAMP-dependentní a Ca²⁺-závislé signální dráhy, čímž mohou částečně udržovat sekreční kapacitu β-buněk navzdory jejich primárnímu defektu. Tato adaptace ukazuje na funkční přenastavení komunikace napříč celým ostrůvkem. Relevance pro časná stadia diabetu u člověka však vyžaduje další ověření.
Zkratky: NOX4 = NADPH oxidáza 4; GSIS = glukózou stimulovaná sekrece inzulinu; GLP-1 = glukagonu podobný peptid 1; GLP-1R = GLP-1 receptor; GCGR = receptor pro glukagon; cAMP = cyklický adenosinmonofosfát; Ca²⁺ = vápenatý ion
