Når mennesker skal fordøje mad, er flowet af væsker og stoffer til tarmen helt afgørende. Forskere har hidtil undret sig over det temmelig snørklede kanalsystem, der leder strømme af enzymer og slim fra bugspytkirtlen til tarmsystemet. Et dansk forskningsprojekt kan nu til stor overraskelse afsløre, at kanalerne skabes på samme måde som floder. Den nye viden kan føre til bedre behandling af cystisk fibrose og diabetes.
De fleste forbinder nok transport med veje, floder eller skinner. I naturen er transport mindst lige så afgørende. Træerne har deres transport i rødder, stamme og blade. Og mennesket er fyldt med centrale transportkanaler som nervetråde og bronkier. Mange af disse strukturer er nærmest ens fra menneske til menneske. Det gælder dog ikke forbindelsesvejen mellem bugspytkirtel og tarm, der er essentiel for en effektiv fordøjelse. Et dansk forskningsprojekt har nu løst gåden om, hvordan kanalerne til at transportere slim, enzymer og kemiske stoffer skabes.
”Forbindelsesvejen fra bugspytkirtlen til tarmsystemet er utrolig vigtig for at fordøje maden og neutralisere mavesyre. Da en effektiv transport derfor er essentiel, har det undret os, hvorfor kanalerne varierer fra person til person. Vores nye resultater viser, at kanalerne opstår fuldstændig som en flod. Kanalerne med det største flow synes at udvide sig, mens andre løber tør og forsvinder. Den viden kan hjælpe os med at behandle mennesker med cystisk fibrose og med nogle former for monogen diabetes, idet de også har problemer med den her transport,” forklarer Anne Grapin-Botton, professor, Novo Nordisk Foundation Center for Stem Cell Biology på Københavns Universitet.
Et overraskende resultat
For at kortlægge hvordan kanalerne i bugspytkirtlen dannes, markerede forskerne kanalerne med fluorescerende antistoffer, hvilket gjorde dem i stand til at se, hvor en kanal blev dannet og dens forbindelse til andre. Forskerne overvågede derefter udviklingen af bugspytkirtlen hos musene.
"Under organudvikling i fostrene udvikler kanalerne sig fra små huller. Disse små huller forbindes og smelter sammen, og derved skabes mange kanaler, der udvikler sig til et komplekst netværk. Det ligner en by med en labyrint af gader. Hvad der fascinerede os var, hvordan der fra denne labyrint opstod en langt enklere træagtig struktur ved fødslen.”
For at holde styr på de mange data og for at finde system i udviklingen af kanalerne var stamcelleforskerne nødt til at alliere sig med professor Kim Sneppen fra Niels Bohr Institutet. Deres fælles ph.d.-studerende Svend Bertel Dahl-Jensen fik til opgave at samle trådene og prøve at finde system i virvaret.
"Vi besluttede at prøve at lægge data ind i computerprogrammer, der ellers bruges til at modellere vej-, jernbane- eller internetnetværk, og det billede, der opstod, da vi indlæste data, mindede os om noget, vi kendte: et flodsystem. Da vi kom tilbage til laboratoriet, fandt vi ud af, at så snart kanalerne blev dannet, begyndte de at udskille væsker. Der skabes altså en væskestrøm mod tarmen allerede i fostertilstanden. Nogle kanaler udvider sig, mens andre løber tør og forsvinder."
Kanalerne kollapser
Den nye forskning viser desuden, at cellerne fra de sammenbrudte kanaler ikke blot forsvinder. De genbruges i stedet sandsynligvis for at udvide eksisterende kanaler. Dette kan vise sig at være vigtigt for udvikling af ny medicin.
”Personer med cystisk fibrose og med visse former for monogen diabetes har problemer netop med bugspytkirtlens kanaler. Dette skyldes mutationer i et gen, der koder for en kanal, der sørger for væskesekretion inde i kanalerne.”
Forskernes arbejde viser, at sekretionsfejlene begynder meget tidligt i fostrene, og deres arbejde kan derfor muligvis føre til tidligere behandling. Når det gælder monogen diabetes, ved forskerne dog endnu ikke, hvorfor der er en sammenhæng mellem forstørrede kanaler og udvikling af diabetes, når visse gener er muterede.
"Vi vil også virkelig gerne forstå, hvorfor personer, hvis bugspytkirtel er kollapset, er mere tilbøjelige til at udvikle diabetes. En hypotese, vi forfølger, er, at de laver færre beta-celler, der udskiller insulin. Disse celler dannes oprindeligt i kanalerne. Vi studerer det derfor i musemodeller og i miniatureorganer lavet af stamceller."
“Deconstructing the principles of ductal network formation in the pancreas” er udgivet i PLOS Biology i samarbejde mellem DanStem og Niels Bohr Institutet ved Københavns Universitet som led i Danmarks Grundforskningsfonds Center for Stem Cell Decision Making (StemPhys). Professor Anne Grapin-Botton er tilknyttet Novo Nordisk Foundation Center for Stem Cell Biology på Københavns Universitet. Centret har fra 2010-2017 modtaget knap 700 mio. kr. i forskningsstøtte fra Novo Nordisk Fonden.
