ZBORNIK POVZETKOV - Soft Matter Laboratory

Funkcionalna povezanost celic beta iz Langerhansovih otočkov v tkivnih
rezinah trebušne slinavke miši
Andraž Stožer 1 , Marko Gosak 2,3,4 , Jurij Dolenšek 1 , Rene Markovič 2 , Matjaž Perc 2 , Marko Marhl 2,3 ,
Marjan Slak Rupnik 1,5 , Dean Korošak 4,6
1 Inštitut za fiziologijo, Medicinska fakulteta, Univerza v Mariboru
2 Oddelek za fiziko, Fakulteta za naravoslovje in matematiko, Univerza v Mariboru
3 Pedagoška fakulteta, Univerza v Mariboru
4 Fakulteta za gradbeništvo, Univerza v Mariboru
5 CIPKeBiP - Center odličnosti za integrirane pristope v kemiji in biologiji proteinov, Ljubljana
6 CAMTP - Center za uporabno matematiko in teoretično fiziko, Univerza v Mariboru
V zadnjem desetletju predstavlja teorija kompleksnih mrež zelo popularno in učinkovito orodje
za analizo strukture in delovanja najrazličnejših kompleksnih sistemov. V tej študiji se
osredotočimo na mrežno predstavitev celic beta iz Langerhansovih otočkov v trebušni slinavki.
Celice beta, katere predstavljajo prevladujoč tip celic v otočkih, proizvajajo in izločajo inzulin,
ki igra ključno vlogo pri uravnavanju koncentracije glukoze v krvi. Funkcionalno povezanost
določimo na podlagi korelacij med eksperimentalno izmerjenimi kalcijevimi signali v celicah
beta, kot je shematsko prikazano na sliki 1. Kalcijeva dinamika je posneta in situ s
konfokalnim mikroskopom z laserskim skenerjem, s čimer je omogočena tudi pridobitev
informacije o položajih posameznih celic. Analiza nastalih mrež razkrije, da se v različnih
fazah stimulacije njihova struktura in doseg interakcij znatno razlikujejo. Poleg tega se izkaže,
da so v funkcionalni mreži med celicami beta izražene lastnosti mreže malega sveta, kar je
značilno tudi za številne druge realne sisteme. V študiji preučujemo tudi ranljivost mreže ob
naključnem in ciljnem odstranjevanjem celic. Izkaže se, da je mreža mnogo bolj občutljiva na
ciljno odstranjevanje. Pri naključnem odstranjevanju je namreč delež odstranjenih celic, pri
katerem mreža še ohranja svojo integriteto, približno dvakrat večji kot pri ciljnem. To se zelo
dobro sklada z vzorcem zmanjševanja mase celic beta pri sladkorni bolezni, kjer je ob
kliničnem pojavu sladkorne bolezni tipa 1, zmanjšanje mase celic beta približno dvakrat večje
kot pri sladkorni bolezni tipa 2, kar daje misliti, da so pri sladkorni bolezni imunološko
pogojeni napadi bolj naključni, pri sladkorni bolezni tipa 2 pa bi lahko bile najprej prizadete v
funkcionalnem smislu najbolj obremenjene celice. Naše ugotovitve predstavljajo nova
spoznanja o zvezi med strukturo in funkcionalno organiziranostjo Langerhansovih otočkov
tako v fizioloških kakor tudi v patoloških pogojih.
Slika 1. Shematski prikaz metodologije ekstrakcije vzorcev funkcionalne povezanosti med beta
celicami iz izmerjenih kalcijevih signalov.
63