Gel antioksidan mempertahankan fungsi pulau kecil setelah pengangkatan pankreas

Para peneliti dari Universitas Northwestern telah mengembangkan biomaterial antioksidan baru yang di masa depan dapat membuat kehidupan lebih mudah bagi orang-orang yang menderita pankreatitis kronis.

Temuan utama dari penelitian ini

Makalah, "Makromolekul sitrat pengubah fase memerangi kerusakan pulau pankreas oksidatif, memungkinkan pencangkokan dan fungsi pulau di omentum," diterbitkan pada tanggal 7 Juni di jurnal Science Advances.

Sebelum dokter bedah mengangkat pankreas dari pasien dengan pankreatitis kronis yang parah dan menyakitkan, mereka terlebih dahulu mengangkat kelompok jaringan penghasil insulin yang disebut pulau Langerhans dan mentransplantasikannya ke dalam sistem pembuluh darah hati. Tujuan dari transplantasi ini adalah untuk mempertahankan kemampuan pasien dalam mengendalikan kadar glukosa darah tanpa suntikan insulin.

Sayangnya, proses ini menghancurkan 50-80% pulau-pulau tersebut, dan sepertiga pasien menjadi penderita diabetes setelah operasi. Tiga tahun setelah operasi, 70% pasien memerlukan suntikan insulin, yang disertai dengan sejumlah efek samping seperti penambahan berat badan, hipoglikemia, dan kelelahan.

Pendekatan baru untuk transplantasi

Dalam studi baru tersebut, para ilmuwan mentransplantasikan pulau Langerhans ke dalam omentum, jaringan lemak datar dan besar yang melapisi usus, bukan hati. Untuk menciptakan lingkungan mikro yang lebih baik bagi pulau-pulau tersebut, para peneliti menggunakan biomaterial antioksidan dan antiperadangan yang dengan cepat berubah dari cairan menjadi gel pada suhu tubuh.

Hasil percobaan hewan

Dalam percobaan pada tikus dan primata, gel tersebut berhasil mencegah stres oksidatif dan reaksi peradangan, sehingga secara signifikan meningkatkan kelangsungan hidup dan fungsi pulau-pulau yang ditransplantasikan. Ini adalah pertama kalinya gel antioksidan sintetis digunakan untuk menjaga fungsi pulau-pulau yang ditransplantasikan.

"Meskipun transplantasi sel islet telah membaik dalam beberapa tahun terakhir, hasil jangka panjangnya tetap tidak memuaskan," kata Guillermo A. Ameer, yang memimpin penelitian tersebut. "Material sintetis baru kami menciptakan lingkungan mikro yang mendukung fungsi sel islet. Dalam pengujian pada hewan, bahan ini sangat efektif dan mengembalikan kadar gula darah normal."

Keuntungan dari biomaterial baru

"Dengan pendekatan baru ini, kami berharap pasien tidak lagi dipaksa untuk memilih antara rasa sakit pankreatitis kronis dan komplikasi diabetes," tambah Jacqueline Burke, penulis pertama studi tersebut.

Peran dan Prospek

Bagi pasien yang hidup tanpa pankreas, efek samping seperti mengelola kadar gula darah dapat menjadi tantangan seumur hidup. Pulau-pulau Langerhans membantu tubuh mengendalikan kadar gula darah. Tanpa pulau-pulau yang berfungsi, orang harus sering memantau kadar gula darah dan menyuntikkan insulin.

"Hidup tanpa pulau-pulau yang berfungsi memberikan beban yang sangat berat bagi pasien," kata Burke. "Mereka harus belajar menghitung karbohidrat, memberi dosis insulin pada waktu yang tepat, dan terus memantau kadar glukosa mereka. Hal ini menyita banyak waktu dan energi mental mereka."

Masalah dengan metode saat ini

Namun sayangnya, standar perawatan pulau pankreas saat ini sering kali memberikan hasil yang buruk. Setelah operasi pengangkatan pankreas, dokter bedah mengisolasi pulau pankreas dan mentransplantasikannya ke hati melalui infus vena porta. Prosedur ini memiliki beberapa komplikasi umum. Pulau pankreas yang bersentuhan langsung dengan aliran darah mengalami respons peradangan, lebih dari separuh pulau pankreas mati, dan pulau pankreas yang ditransplantasikan dapat menyebabkan pembekuan darah yang berbahaya di hati. Karena alasan ini, dokter dan peneliti telah mencari lokasi transplantasi alternatif.

Pendekatan baru menggunakan larutan sitrat

Untuk melindungi pulau-pulau tersebut dan meningkatkan hasil, Ameer beralih ke platform biomaterial sitrat yang dikembangkan di labnya dengan sifat antioksidan. Dalam kultur sel, pulau-pulau tikus dan manusia yang disimpan dalam gel sitrat tetap hidup lebih lama daripada pulau-pulau dalam larutan lain. Ketika terpapar glukosa, pulau-pulau tersebut mengeluarkan insulin, yang menunjukkan fungsi normal.

Integrasi ke dalam jaringan

Setelah tiga bulan, tubuh telah menyerap kembali 80 hingga 90 persen gel biokompatibel, yang pada saat itu tidak lagi diperlukan. "Yang menakjubkan adalah pulau-pulau tersebut meregenerasi pembuluh darah," kata Ameer. "Tubuh menciptakan jaringan pembuluh darah baru untuk menghubungkan pulau-pulau tersebut ke tubuh. Ini merupakan terobosan penting karena pembuluh darah menjaga pulau-pulau tersebut tetap hidup dan sehat."

Ameer berencana untuk menguji hidrogel pada model hewan dalam jangka waktu yang lebih lama. Ia juga mencatat bahwa hidrogel baru tersebut dapat digunakan untuk berbagai terapi penggantian sel, termasuk terapi sel punca untuk diabetes.