discussie
deze studie levert bewijs dat β-cellen goed kunnen functioneren op een transplantatieplaats zonder nabijgelegen niet–β-cellen. Om β-cel–verrijkte enten te bestuderen, moesten eilandjes in enkele cellen worden gedispergeerd om fluorescentie-geactiveerde celsortering toe te staan. Onze eerste studies onderzochten daarom het effect van eilandjesdispersie en reagregatie op transplantatieresultaten. Toen de gedispergeerde cellen voor transplantatie werden gereageerd, waren minder cellen nodig om hyperglycemie om te keren. Na IPGTTs hadden gereaggregeerde eilandjes een glucoseprofiel dat vergelijkbaar was met op gewicht afgestemde niet-diabetische, niet-getransplanteerde controlemuizen. Nochtans, hadden de muizen getransplanteerd met 2,5 miljoen verspreide eilandjecellen zelfs lagere niveaus van de bloedglucose na de glucosetolerantietest. Deze bevinding geeft aan dat transplantatie van verspreide eilandjecellen efficiënt kan zijn, mits voldoende aantallen worden getransplanteerd. Echter, als eilandje cellen zijn reagregated vóór transplantatie, kan de helft van het aantal cellen normoglycemie herstellen. Deze resultaten stemmen overeen met verscheidene eerdere studies die hebben aangetoond dat de insulinesecretorische reacties in verspreide eilandjecellen worden verminderd en door reagregatie van de cellen worden verbeterd (24-27). Dit superieure resultaat kan te wijten zijn aan een positieve invloed van celcommunicatie op insulinesecretie en roept vragen op over de vraag of geaggregeerde cellen resistenter zijn tegen apoptosis. Het is waarschijnlijk dat de gedispergeerde cellen in vivo clusters vormden na transplantatie, maar dit kan optreden nadat veel cellen verloren zijn gegaan in de eerste dagen na transplantatie. Samengevat, is het duidelijk dat grotere aantallen verspreide cellen aanvankelijk worden vereist om hyperglycemie om te keren.
in onze volgende studie werden gedispergeerde eilandjecellen verrijkt Voor β-cellen door gebruik te maken van fluorescerend geactiveerde celsortering. β-cellen werden gesorteerd volgens hun endogene fluorescentie en voorwaartse verstrooiing (Grootte), Zoals eerder beschreven (19-21). Met behulp van deze techniek, waren we in staat om celpopulaties van ∼95% β-cellen te verkrijgen. Deze β-cel–verrijkte fracties werden vervolgens reagregated vóór transplantatie. Muizen die waren getransplanteerd met β-cel–verrijkte aggregaten hadden een snelle omkering van hyperglycemie op een vergelijkbare manier aan muizen getransplanteerd met een vergelijkbaar volume van hele eilandjes. Opgemerkt dient te worden dat het aantal β-cellen bij de eilandjetransplantaties lager zou zijn geweest dan bij de β-celtransplantaties. Het is waarschijnlijk dat de β-cel transplantaties, met 95% β-cel zuiverheid, ∼20% meer β-cellen bevatten dan in de eilandjes. Het doel van de studie was echter vast te stellen of gezuiverde β-cellen, getransplanteerd in hoeveelheden die vergelijkbaar zijn met die welke worden gebruikt bij eilandjestransplantatie, diabetes konden omkeren en vast te stellen of β-cellen afgeleid van stamcellen ooit nuttig zouden kunnen zijn voor transplantatie bij diabetespatiënten. In glucosetolerantietesten 4 weken na transplantatie hadden muizen die werden getransplanteerd met Met β-cellen verrijkte aggregaten iets lagere bloedglucosespiegels en neigden er naar iets hogere insulinespiegels te hebben dan die getransplanteerd met eilandjes. Na 12 weken was er echter geen verschil tussen deze groepen wat betreft glucosetolerantie, insulinespiegels of het gehalte aan transplantaatinsuline. In deze experimentele serie, de niet-diabetische, niet-getransplanteerde controle muizen waren leeftijd afgestemd in plaats van gewicht afgestemd. Terwijl het gewicht van de getransplanteerde muizen tijdens hun diabetesperiode stabiel was gebleven of gedaald, bleven de controlemuizen in het gehele onderzoek in gewicht toenemen. Hun slechte glucosetolerantie en hogere insulineniveaus suggereren dat deze controlemuizen insulineresistent waren geworden. Bovendien kunnen de lagere glucoseniveaus van de getransplanteerde muizen worden verklaard door het feit dat ratteneilandjes werden geïmplanteerd, omdat ratten doorgaans lagere glucoseniveaus hebben dan muizen en mogelijk een lager SetPoint hebben voor glucose-gestimuleerde insulinesecretie.
deze resultaten tonen aan dat het transplantatieresultaat van Met β-cellen verrijkte aggregaten vergelijkbaar is met dat van eilandjes. Transplantatie van een gezuiverde populatie β-cellen is eerder aangetoond door Keymeulen et al. (28) om succesvol te zijn, hoewel in deze studie werd gesuggereerd dat het mengen van endocriene niet–β-cellen met β-cellen vóór transplantatie de transplantaatfunctie verbeterde. In de Keymeulen-studie werden de transplantaten gedurende 64 weken onderzocht in plaats van gedurende 12 weken in deze studie. Hun β-celtransplantaties van ratten en gemengde transplantaties van β-cellen van ratten plus endocriene niet–β-cellen van ratten functioneerden goed bij ratten tot ∼20 weken, toen sommige transplantaties begonnen te mislukken. Na 64 weken hadden alle transplantaten, ongeacht of ze gezuiverde β-cellen bevatten of β-cellen gemengd met andere endocriene niet–β-cellen, gedeeltelijk of volledig gefaald. Nochtans, implanteerden zij ongeveer 1.2-1.7 miljoen β-cellen in ratten, die als een minimaal massamodel zouden kunnen worden beschouwd. Deze grondige studie toonde ook aan dat β-cellen van oudere rattendonoren niet zo goed functioneren als β-cellen van jongere rattendonoren. De Keymeulen-studie vormt dus een aanvulling op de bevindingen van de huidige studie, omdat beide een indrukwekkende functie vertonen van transplantaten bestaande uit gezuiverde β-cellen. Een ander celtype binnen eilandjes dat mogelijk zou kunnen bijdragen aan het resultaat van transplantatie is de endotheliale cel, waarvan is gemeld dat het bijdraagt aan de revascularisatie van getransplanteerde eilandjes (15,16). Het is echter niet duidelijk dat er genoeg van deze cellen zijn om een zinvolle bijdrage te leveren. Niettemin blijkt uit de huidige studies dat, hoewel endocriene niet–β-cellen en donorendotheel gunstig kunnen zijn voor de functie van getransplanteerde eilandjes enten, ze niet essentieel lijken te zijn voor een succesvolle transplantatie. Deze bevinding wijst erop dat β-cellen die in vitro uit stamcellen of een andere bron worden afgeleid, zeer nuttig kunnen zijn voor transplantatiedoeleinden.
toen de transplantaatsamenstelling 12 weken na transplantatie werd bestudeerd, hadden de Met β-cellen verrijkte aggregaten vrijwel dezelfde 5% niet-β-cellen in de transplantaten als in de initiële preparaten. Hoewel dit niet verwonderlijk was, was het opmerkelijk om te ontdekken dat eilandjes die aanvankelijk 25% niet-β-cellen hadden slechts 5% binnen de Enten hadden. De overgrote meerderheid van deze cellen zijn glucagonbevattende α-cellen. Als de Met β-cellen verrijkte transplantaten niet–β-cellen in dezelfde mate hadden verloren als de entingen van de eilandjes, zou men hebben verwacht dat ze na transplantatie slechts 1% van de niet–β-cellen zouden hebben. Het is ook intrigerend dat het verlies van niet–β-cellen in de eilandje enten leek te stoppen bij 5%, dat was hetzelfde percentage van niet–β-cellen gevonden in de β-cel verrijkte enten. In overeenstemming met deze bevindingen, vonden we ook dat wanneer onrijpe neonatale porcine pancreascelclusters werden getransplanteerd in naakte muizen, de transplantaten vele maanden later waren ∼95% β-cellen (29). Dit verschijnsel van de huidige experimenten met ratteneilanden zou kunnen worden verklaard door de voorkeurssterfte van de niet–β-cellen zoals hiervoor beschreven (30-33). Deze studies en onze eigen conclusie dat de daling voornamelijk wordt verklaard door glucagon-producerende cellen (30-33). We weten niet of δ-cellen en PP-cellen ook verdwijnen. De perifere lokalisatie van α-cellen in knaagdiereilanden kan hen mogelijk kwetsbaarder maken voor schade tijdens de isolatie. Hoewel we dit in dit onderzoek niet in detail hebben bestudeerd, hebben eerdere studies aangetoond dat dit niet de belangrijkste reden is voor het verlies van α-cellen na transplantatie. In een studie van Lau et al. (33) 4 weken na de transplantatie hadden eilandjes die in de lever werden geïmplanteerd α-cellen verloren, terwijl eilandjes die in de nieren werden geïmplanteerd uit dezelfde isolatie dat niet hadden gedaan, wat erop wijst dat isolatiegerelateerde gebeurtenissen niet het verlies van deze perifere cellen hadden veroorzaakt (33). In dat onderzoek vertoonden intraportaal geïmplanteerde eilandjes verlies van α-cellen, terwijl de onder de niercapsule geïmplanteerde eilandjes geen verlies van α-cellen vertoonden. In de huidige studie zagen we verlies van niet–β-cellen in eilandjes onder de niercapsule 1 week na implantatie. Een verschil tussen hun studie en deze studie is dat zij eilandjes in normoglycemische ratten implanteerden, terwijl in de huidige studie, de ontvangers hyperglycemische muizen waren. Het is mogelijk dat verschillen in metabole belasting op het eilandjestransplantaat de overleving van de α-cel beïnvloeden. Het kan niet worden uitgesloten dat het verlies van α-cellen in de lever sneller plaatsvindt, zoals Lau et al. (33) gerapporteerd. Gunther et al. (31) het verlies van α-cellen al twee dagen na implantatie in de lever van diabetische ratten gemeld (31). Omdat de normale niveaus van glucagon en andere niet-β–cel–afgeleide peptiden nog door de endogene alvleesklier worden geproduceerd, is het mogelijk dat de niet-β-cellen in de transplantaten wegens involutie verdwijnen om hyperglycemie te verhinderen.
de hypothetische vraag, die op een dag van praktisch belang kan zijn, is of een ENT van zuivere β-cellen een adequaat transplantatieresultaat oplevert. In termen van metabolische effecten van glucagon secretie van enten over het hele lichaam, lijkt het erop dat de secretie van enten minimale bescherming biedt tegen acute hypoglykemie (34), maar de menselijke eilandje transplantaties kunnen dichtbij normale glucoseniveaus handhaven. De aanhoudende glucagonafscheiding uit de alvleesklier kan een bijdrage leveren aan de glucosehomeostase, maar opnieuw weinig bescherming tegen acute hypoglykemie. Deze deficiënte glucagonresponsen kunnen de ontvangers meer vatbaar maken voor hypoglykemie tijdens inspanning (35,36), maar dit zal waarschijnlijk niet opwegen tegen de voordelen. De volgende vraag is of er een belangrijke lokale invloed is van eilandje niet-β-cellen op de β-celfunctie. Gezien de microvasculaire anatomie van het eiland en de fysiologische experimenten die aantonen dat niet-β-cellen stroomafwaarts van β-cellen zijn (13,14), lijkt het waarschijnlijk dat de meeste β–cellen niet door niet-β-cellen worden beïnvloed. Enig inzicht kan worden verschaft door onze metingen die bepaalden hoe ver β-cellen verwijderd waren van niet–β-cellen. Toen we het aantal β-cellen kwantificeerden dat zich in de nabijheid van een niet-β-cel bevond, bleek dat 65-75% van de β-cellen 50 µm van een niet–β-cel waren. Het lijkt onwaarschijnlijk dat lokale secretie van niet–β-cellen op die afstand veel paracrine invloed zou kunnen hebben. Bovendien weten we uit studies van anderen (37,38) dat de microvasculatuur van getransplanteerde eilandjes heel anders is dan normaal. Aldus, is de anatomie van eilandje enten zeer verschillend van eilandjes in de alvleesklier, maar deze enten zijn nog efficacious in het omkeren van hyperglycemie in diabetische ontvangers.Tot slot hebben we vastgesteld dat met β-cellen verrijkte aggregaten hyperglycemie bij muizen effectief kunnen omkeren en dat getransplanteerde intacte eilandjes uitgeput zijn in niet–β–cellen. Het is daarom waarschijnlijk dat niet–β-cellen van eilandjes niet essentieel zijn voor een succesvolle eilandtransplantatie.