Pacientů trpících diabetem 1. a 2. typu celosvětově přibývá. První typ přitom vyžaduje obvykle celoživotní léčbu inzulinem. Pražský Institut klinické a experimentální medicíny (IKEM) se mimo jiné zaměřuje i na program transplantace inzulin produkující tkáně, který může být pro některé diabetiky šancí na vyléčení. Nyní pomohl i prvnímu zahraničnímu pacientovi….

Langerhansovy ostrůvky jsou součástí tkáně slinivky břišní. Jejich důležitost spočívá v tom, že se v nich nachází tak zvané β-buňky, které produkují životně důležitý hormon inzulin. Ten umožňuje glukóze obsažené v krvi vstup do buněk.

V buňkách je potom štěpena na jednodušší látky, přičemž se uvolňuje energie. Ve slinivce dospělého člověka se nachází roztroušeně asi jeden milion těchto ostrůvků, které zaujímají 2-3 % hmotnosti slinivky.

U pacientů s diabetem 1. typu dochází k destrukci těchto β-buněk vlastním imunitním systémem. Většinou se nemoc rozvine do 15. roku života. Druhým typem trpí 92 % diabetiků a jejich počet rychle roste. Proto se v souvislosti s ním hovoří o epidemii cukrovky.

U 2. typu diabetu Langerhansovy ostrůvky inzulin stále tvoří, tělo ale klade z nejrůznějších důvodů překážky k jeho využití, je na tento hormon méně citlivé. Proto dochází k relativnímu nedostatku inzulinu v těle.

Tento typ cukrovky vzniká po 40. roce života a k jeho rozvoji přispívá nadváha (až 90 % těchto diabetiků je obézních), nedostatek pohybu a stres.

Transplantace inzulin produkující tkáně

K dosažení nejlepší kompenzace diabetu je žádoucí, aby byl inzulin dodáván do těla způsobem, který nejvíce napodobuje jeho přirozenou sekreci. Toho se dosahuje systematickou aplikací hormonu pomocí inzulinových per či pump.

V určitých situacích je však jedinou možností transplantace tkáně, která produkuje inzulin. Transplantované β-buňky jsou totiž schopny mnohem lépe reagovat na aktuální potřebu tohoto hormonu. Provádí se buď transplantace slinivky břišní (pankreatu), nebo Langerhansových ostrůvků slinivky.

Transplantace slinivky je náročná operace, která s sebou nese rizika potransplantačních komplikací. Navíc, vzhledem k rostoucímu počtu lidí trpících diabetem 2. typu, ubývá orgánů vhodných k transplantaci.

Proto lékaři přistupují k transplantaci Langerhansových ostrůvků, která je možná, i když dárcovský pankreas není vhodný k transplantaci. Zároveň se po zákroku pacient rychleji zotaví. Nevýhodou ovšem je, že si i nadále musí aplikovat malé dávky inzulinu. IKEM provádí tyto transplantace od roku 2005.

Autologní transplantace Langerhansových ostrůvků

Ředitel IKEMu, Ing. Michal Stiborek, MBA, k tomu říká: „Transplantace Langerhansových ostrůvků je sice co do počtu malý program, ale o to důležitější. IKEM se díky němu řadí mezi světovou elitu, protože tento typ transplantace poskytuje pouze 5 center v Evropě.“ Specifickým typem transplantace Langerhansových ostrůvků je tak zvaná autologní transplantace, při které jsou pacientovi vráceny jeho vlastní ostrůvky s cílem zabránit u něj rozvoji diabetu.

Tento typ transplantace lze provést u lidí, kteří zatím nemají diabetes, ale lékaři jim musí z důvodu opakovaných zánětů, nádorů či jiných komplikací odstranit slinivku břišní. IKEM rozšířil možnost autologních transplantací Langerhansových ostrůvku do celé České republiky.

Pacient se přitom léčí v nemocnici ve svém regionu, do IKEMu putuje pouze jeho slinivka. Lékaři z institutu pak s již izolovanými ostrůvky zamíří za pacientem a transplantují mu je v tamní nemocnici.

První zahraniční pacient

Doc. MUDr. Peter Girman, Ph.D., přednosta Kliniky diabetologie IKEM, vysvětluje, jak proces probíhá: „Langerhansovy ostrůvky získáváme z pacientovy vlastní slinivky pomocí složitých laboratorních metod.

Při nich se slinivka očistí a velmi laicky řečeno rozmixuje. Ze získané směsi tkáně se posléze centrifugou oddělí právě ostrůvky. Celý proces trvá 4 až 8 hodin a podílí se na něm tříčlenný tým.“ Langerhansovy ostrůvky se pak pacientovy aplikují infuzí přes jaterní žílu do jater, kde se usazují a nahrazují endokrinní funkci slinivky.

Nyní poprvé překročila tato procedura IKEMu hranice České republiky. Slinivku devětadvacetiletého pacienta, který trpěl chronickou pankreatitidou, tedy opakovanými život ohrožujícími záněty slinivky, při níž hrozí riziko rozvoje rakoviny, zaslali do IKEMu lékaři ze Slovenska.

Čeští lékaři z IKEMu provedli izolaci ostrůvků, které ještě ten den letecky přepravili na Slovensko, kde byly pacientovy implantovány. Pro Slovensko šlo o první transplantaci Langerhansových ostrůvků v historii.

Webová služba IsletNet

Problémem, se kterým se IKEM při izolaci ostrůvků dlouhou dobu potýkal, byl závěrečný proces počítání ostrůvků v získané tkáňové suspenzi, která vedle β-buněk obsahovala i různě velkou příměs nepotřebné tkáně.

Proces prováděný manuální identifikací velikosti Langerhansových ostrůvků a jejich spočtením pod mikroskopem byl zdlouhavý, subjektivní a neposkytoval možnost zpětné kontroly. V IKEMu proto za přispění odborníků nejen z řad lékařů, ale i specialistů na umělou inteligenci do procesu zapojili techniku strojového učení s využitím hlubokých neuronových sítí.

Neuronovou síť se jim podařilo vytrénovat tak, aby na barevném obrázku přesně rozlišila ostrůvek od pozadí a zbytkové tkáně. Použili k tomu zjednodušeně řešeno databázi mikroskopických fotografií β-buněk.

Od roku 2018 tak mohou světová centra, které provádějí izolaci Langerhansových ostrůvků, zasílat prostřednictvím webové služby IsletNet fotografie z průběhu izolace a systém je automaticky vyhodnotí. Díky většímu množství vzorků a opakovanému trénování pak algoritmy strojového učení dále zvyšují svoji přesnost identifikace a klasifikace ostrůvků.