Press Release from Umeå University

3D visualisation of the pancreas – new tool in diabetes research

[2017-03-14] Umeå researchers have created datasets that map the three-dimensional distribution and volume of the insulin-producing cells in the pancreas. The wealth of visual and quantitative information may serve as powerful reference resource for diabetes researchers.

Bilden (skapad med OPT-teknik) visar bukspottkörteln från en frisk mus. De enskilda insulinproducerande öarna (Langerhanska öar) har färgkodats och deras exakta volym och 3D koordinater kan bestämmas mycket exakt och i hela bukspottkörteln. I bilden har den exokrina (grå) bukspottkörtelvävnaden delvis redigerats bort digitalt. Bild: Ulf Ahlgren.

Hormonet insulin, som behövs för att reglera kroppens blodsockerhalt, produceras av bukspottkörteln och spelar en nyckelroll i utvecklingen av diabetes. De insulinproducerande cellerna är organiserade i så kallade Langerhanska öar som är utspridda i tusental i bukspottkörteln. Inom diabetesforskningen är det ofta viktigt att kunna studera mängden insulinproducerande celler i bukspottkörteln. Idag är sådana studier huvudsakligen baserade på analyser av utvalda vävnadssnitt. Utifrån dessa försöker man sedan skapa en helhetsbild av bukspottkörteln.

– Sådana analyser ger dock begränsad information och har ofta relativt stora felmarginaler eftersom slutsatserna är baserade på tvådimensionella data, säger Ulf Ahlgren, som är professor i molekylärmedicin och huvudansvarig för publiceringen.

Ulf Ahlgren.
Foto: Mattias Pettersson.

Ulf Ahlgren och forskarkollegor vid Umeå centrum för molekylär medicin (UCMM) har tidigare utvecklat nya metoder för att skapa tredimensionella bilder av insulincellernas utbredning i intakta bukspottkörtlar baserat på så kallad optisk projektionstomografi (OPT). Denna teknik kan liknas vid en skiktröntgen som använder vanligt ljus istället för röntgenstrålar.

– Den aktuella publiceringen är den hittills mest omfattande anatomiska och kvantitativa beskrivningen av insulincellernas utbredning. När vi nu gör den tillgänglig för forskarsamhället kommer materialet kunna användas som ett kraftfullt referensverktyg för en mångfald av studier inom diabetesforskning, exempelvis vid vävnadssnittbaserade undersökningar, vid utvecklandet av icke-invasiva avbildningstekniker eller för olika typer av datamodellering och statistiska analyser, säger Ulf Ahlgren.

De dataset som publiceras i Scientific Data består av optiska tomografiska bilder samt information om de individuella Langerhanska öarnas volym, 3D-koordinater och utseende genom hela bukspottkörteln från både friska möss och så kallade ob/ob möss, som har en genetisk predisposition för att utveckla fetma och diabetes, av olika åldrar. Dataseten visar att bukspottkörtelns olika lober har olika sammansättningar av Langerhanska öar som skiljer sig i storlek och mängd. Enligt forskargruppen understryker detta att bukspottkörteln inte bör ses som ett homogent organ när man inom experimentell diabetesforskning studerar de insulinproducerande Langerhanska öarna.

Visualiserar förändringar i Langerhanska öar

Dataseten som presenteras i Scientific Data ligger till grund för en annan nyligen publicerad studie i Scientific Reports. Forskarna har i denna studie med hjälp av 3D-modellerna identifierat förändringar i de Langerhanska öarna hos ob/ob mössen. Djurmodellen används ofta för att studera initiala metabola förändringar som kan leda till typ 2-diabetes. Forskarna har med de utvecklade teknikernas hjälp kunnat visa att ob/ob möss i mycket hög utsträckning får förändringar i de Langerhanska öarna i form av cystliknande strukturer. Studien visar att dessa förändringar orsakas av interna blödningar till följd av ökat blodflöde och kärlinstabilitet.

– Ob/ob möss har beskrivits i tusentals publikationer. Men den stora förekomsten av sådana förändringar har tidigare aldrig identifierats och visualiserats, säger Ulf Ahlgren.

Forskarna vill nu studera om liknande cystliknande strukturer bildas vid utvecklingen av diabetes även i andra djurmodeller och hos människor, samt ta reda på hur dessa förändringar eventuellt bidrar till sjukdomsbilden.

Forskargruppens studier har finansierats med stöd av bland andra Vetenskapsrådet, Kempestiftelserna, EU (Marie Curie ITN, “European Training Network for Excellence in Molecular Imaging in Diabetes”) och Umeå Universitet.

Forskargruppen har nyligen med hjälp av OPT tekniken även skapat bilder som för att beskriva bukspottkörtelns embryonalutveckling i Kaufman’s Atlas of Mouse Development, en ledande anatomisk atlas för musens utvecklingsbiologi. Bilden visar bukspottkörtelns primära lober (grön, gul och röd) under embryonalutvecklingen i mus (magen och tarmen är grå). I bildens övre vänstra hörn syns spetsen av en knappnål som storleksreferens. Bild: Ulf Ahlgren.

Länk till den publicerade datasamlingen i Scientific Data

Länk till den publicerade studien i Scientific Reports

Länk till publicerade dataset

Om publiceringarna:

Scientific Data, dataset: Spatial and quantitative datasets of the pancreatic β-cell mass distribution in lean and obese mice. Författare: Saba Parween, Maria Eriksson, Christoffer Nord, Elena Kostromina och Ulf Ahlgren. DOI:10.1038/sdata.2017.31.

Scientific Reports, artikel: Intra-islet lesions and lobular variations in β-cell mass expansion in ob/ob mice revealed by 3D imaging of intact pancreas. Författare: Saba Parween, Elena Kostromina, Christoffer Nord, Maria Eriksson, Per Lindström och Ulf Ahlgren. DOI: 10.1038/srep34885.

Dryad Digital Repository, datasets från: Spatial and quantitative datasets of the pancreatic β-cell mass distribution in lean and obese mice. Författare: Parween S, Eriksson M, Nord C, Kostromina E, Ahlgren U. DOI: 10.5061/dryad.pk8dv.

För mer information, vänligen kontakta:

Ulf Ahlgren, Umeå centrum för molekylär medicin (UCMM)
Telefon: 090-785 44 34; 070-220 9228
E-post: ulf.ahlgren@umu.se

Editor: Anna Lawrence

Link to news:
http://www.medfak.umu.se/english/news//.cid280329