Betazellen: Untersuchung liefert neue Erkenntnisse zu Struktur, Interaktionen und neuronale Vernetzung der primären Zilien

Funktionsstörungen der primären Zilien der Betazellen des Pankreas könnten eine Ursache für die Entstehung von Typ-2-Diabetes sein. Über Aufbau und Arbeitsweise dieser Zilien war bisher nur wenig bekannt.

Ein internationales Forscherteam hat nun verschiedene neue bildgebende Verfahren genutzt, um die primären Zilien in ihrer natürlichen Umgebung sichtbar zu machen. Das Team von Forschenden des Paul-Langerhans-Institutes Dresden (PLID) am Helmholtz Munich der Medizinischen Fakultät der Technischen Universität Dresden ‒ einem Partner des Deutschen Zentrums für Diabetesforschung (DZD) ‒, des Human Technopole (Italien), des Janelia Research Campus und der Yale University (USA) untersuchte, wie die primären Zilien von Betazellen aufgebaut sind und welche Funktion sie haben. Unter Leitung von Dr. Andreas Müller, Wissenschaftler in der Abteilung Molekulare Diabetologie am PLID und Erstautor der Studie, wurden bildgebende Verfahren wie Volumenelektronenmikroskopie (vEM), 3-D-Segmentierung und ultrastrukturelle Expansionsmikroskopie (U-ExM) eingesetzt.

Besonderer Aufbau der skelettartigen Struktur

Die in dieser Studie beobachteten primären Zilien stammten sowohl von tierischen als auch von menschlichen Betazellen. Die Forschenden untersuchten, wie die aus Mikrotubuli gebildete skelettartige Struktur (Axonem) organisiert ist. Dabei entdeckten sie strukturelle Merkmale stabilisierender Zilien mit Mikrotubuli, die in unterschiedlichen Abständen innerhalb der Zilie endeten. Das konnte zum ersten Mal in Zilien von Betazellen gezeigt werden.

Die Forschenden überprüften auch, wie die Zilien mit Nachbarzellen interagieren, um daraus Rückschlüsse über ihre Signalfunktionen zu ziehen. Sie fanden heraus, dass sich die primären Zilien eng mit umliegenden Zellen und deren Zilien austauschen und eine wichtige Rolle bei der Signalübertragung und Vernetzung der Betazellen mit anderen Inselzellen spielen. Sie bilden Synapsen-ähnliche Strukturen, die benachbarte Zellen einklemmen.

Weitere Analysen der Bilddaten deuteten darauf hin, dass die primären Zilien der Betazellen auch mit Zellen des Nervengewebes interagieren. Das könnte auf eine Rolle bei der neuronalen Signalübertragung hinweisen. „Die strukturellen Daten dieser Studie zeigen die Bedeutung der primären Zilien der Betazellen als wichtige Verbindungsstellen für die Inselzellfunktion“, fasst Müller die Ergebnisse zusammen.

Um besser zu verstehen, wie die primären Zilien an der T2D-Pathogenese beteiligt sind, wollen die Forschenden die Mechanismen und Wege weiter untersuchen. Diese Forschung wird vom DZD Young Talent Program unterstützt.