dyskusja
to badanie dostarcza dowodów na to, że komórki β mogą dobrze funkcjonować w miejscu przeszczepu bez pobliskich komórek innych niż β. Aby zbadać szczepy wzbogacone komórkami β, wysepki musiały być rozproszone w pojedyncze komórki, aby umożliwić sortowanie komórek aktywowanych fluorescencją. W naszych wstępnych badaniach zbadano wpływ dyspersji wysepek i ponownej segregacji na wynik przeszczepu. Gdy rozproszone komórki zostały ponownie zaszczepione przed transplantacją, mniej komórek było potrzebnych do odwrócenia hiperglikemii. Po IPGTTs, ponownie zaszczepione wysepki miały profil glukozy podobny do dopasowanych wagowo niediabetycznych, nietransplantowanych myszy kontrolnych. Jednak myszy przeszczepione 2,5 mln rozproszonych komórek wysepek miały jeszcze niższy poziom glukozy we krwi po teście tolerancji glukozy. To odkrycie wskazuje, że transplantacja rozproszonych komórek wysepek może być skuteczna, pod warunkiem, że przeszczepione zostaną wystarczające liczby. Jeśli jednak komórki wysp są ponownie zaszczepione przed transplantacją, połowa liczby komórek może przywrócić normoglikemię. Wyniki te są zgodne z kilkoma wcześniejszymi badaniami, które wykazały, że odpowiedzi wydzielnicze insuliny są zmniejszone w rozproszonych komórkach wysepek i ulegają poprawie poprzez ponowną segregację komórek (24-27). Ten lepszy wynik może być spowodowany pozytywnym wpływem komunikacji komórkowej na wydzielanie insuliny i rodzi pytania o to, czy zagregowane komórki są bardziej odporne na apoptozę. Jest prawdopodobne, że rozproszone komórki tworzą klastry in vivo po transplantacji, ale może to nastąpić po utracie wielu komórek w pierwszych dniach po transplantacji. Podsumowując, jest oczywiste, że większa liczba rozproszonych komórek są początkowo wymagane do odwrócenia hiperglikemii.
w naszym następnym badaniu, rozproszone komórki wysepek wzbogacono dla komórek β za pomocą sortowania komórek aktywowanych fluorescencyjnie. komórki β posortowano według ich endogennej fluorescencji i rozproszenia przedniego (wielkości), jak opisano wcześniej (19-21). Stosując tę technikę, byliśmy w stanie uzyskać populacje komórek z ∼95% komórek β. Te frakcje wzbogacone komórkami β zostały następnie ponownie zaszczepione przed przeszczepieniem. Myszy, które zostały przeszczepione agregatami wzbogaconymi komórkami β, wykazywały szybkie odwrócenie hiperglikemii w podobny sposób jak myszy przeszczepione z podobną objętością całych wysepek. Należy zauważyć, że liczba komórek β byłaby niższa w przeszczepach wysepek w porównaniu z przeszczepami komórek β. Jest prawdopodobne, że przeszczepy komórek β, o czystości 95% komórek β, zawierały około 20% więcej komórek β niż na wysepkach. Jednak celem badania było ustalenie, czy oczyszczone komórki β, przeszczepione w ilościach podobnych do tych stosowanych w transplantacji wysepek, mogą odwrócić cukrzycę i ustalenie, czy komórki β pochodzące z komórek macierzystych mogą być kiedykolwiek przydatne do przeszczepu u pacjentów z cukrzycą. W testach tolerancji glukozy 4 tygodnie po transplantacji u myszy, którym przeszczepiono Agregaty wzbogacone komórkami β, poziom glukozy we krwi był nieco niższy i wykazywał tendencję do nieco wyższego poziomu insuliny niż u myszy przeszczepionych wysepkami. Jednakże w ciągu 12 tygodni nie było różnic między tymi grupami pod względem tolerancji glukozy, stężenia insuliny lub zawartości insuliny przeszczepionej. W tej serii eksperymentalnej, niediabetyczne, nietransplantowane myszy kontrolne były dopasowane do wieku, a nie masy ciała. Podczas gdy waga przeszczepionych myszy pozostawała stabilna lub spadała w okresie cukrzycy, myszy kontrolne nadal przybierały na wadze przez cały okres badania. Ich słaba tolerancja glukozy i wyższy poziom insuliny sugerują, że te myszy kontrolne stały się odporne na insulinę. Ponadto, niższy poziom glukozy u przeszczepionych myszy można wytłumaczyć faktem, że wszczepiono szczurze wysepki, ponieważ szczury zwykle mają niższy poziom glukozy niż myszy i mogą mieć niższy poziom nastawu wydzielania insuliny stymulowanej glukozą.
wyniki te pokazują, że wynik przeszczepienia agregatów wzbogaconych komórkami β jest podobny do wyniku przeszczepienia wysepek. Transplantacja oczyszczonej populacji komórek β została wcześniej wykazana przez Keymeulen i wsp. (28) aby odnieść sukces, chociaż w badaniu tym zasugerowano, że mieszanie wewnątrzwydzielniczych komórek Nie β z komórkami β przed przeszczepieniem poprawiło funkcję przeszczepu. W badaniu Keymeulen przeszczepy badano przez 64 tygodnie, a nie przez 12 tygodni w tym badaniu. Ich przeszczepy komórek β szczura i mieszane przeszczepy komórek β szczura oraz komórki endokrynologiczne Nie-β szczura działały dobrze u szczurów aż do ∼20 tygodni, kiedy niektóre przeszczepy zaczęły zawodzić. W ciągu 64 tygodni wszystkie przeszczepy, niezależnie od tego, czy zawierały oczyszczone komórki β, czy komórki β zmieszane z innymi endokrynnymi komórkami niebędącymi komórkami β, uległy częściowemu lub całkowitemu niepowodzeniu. Wszczepili jednak szczurom około 1,2-1,7 miliona komórek β, co można uznać za model o minimalnej masie. To dokładne badanie wykazało również, że komórki β od starszych dawców szczurów nie działają tak samo jak komórki β od młodszych dawców szczurów. Tak więc badanie Keymeulen uzupełnia wyniki niniejszego badania, ponieważ oba wykazują imponującą funkcję przeszczepów składających się z oczyszczonych komórek β. Innym typem komórek w obrębie wysepek, który może potencjalnie przyczynić się do wyniku przeszczepu, jest komórka śródbłonka, która jak donoszono przyczynia się do rewaskularyzacji przeszczepionych wysepek (15,16). Nie jest jednak jasne, czy istnieje wystarczająco dużo tych komórek, aby wnieść znaczący wkład. Niemniej jednak z obecnych badań wynika, że chociaż endokrynologiczne komórki niebędące β i śródbłonek dawcy mogą być korzystne dla funkcji przeszczepionych przeszczepów wysepek, nie wydają się one niezbędne do pomyślnego przeszczepienia. To odkrycie wskazuje, że komórki β pochodzące in vitro z komórek macierzystych lub innego źródła mogą być bardzo przydatne do celów transplantacji.
gdy skład przeszczepu był badany 12 tygodni po przeszczepieniu, Agregaty wzbogacone komórkami β miały praktycznie takie same 5% komórek innych niż β w przeszczepach, jak w początkowych preparatach. Chociaż nie było to zaskakujące, niezwykłe było odkrycie, że wysepki, które początkowo miały 25% komórek innych niż β, miały tylko 5% w obrębie przeszczepów. Zdecydowana większość tych komórek to komórki α zawierające glukagon. Gdyby przeszczepy wzbogacone komórkami β straciły komórki inne niż β w takim samym stopniu jak przeszczepy wysp, można by oczekiwać, że po przeszczepieniu będą miały tylko 1% komórek innych niż β. Intrygujące jest również to, że utrata komórek innych niż β w przeszczepach wysepek wydawała się zatrzymywać na poziomie 5%, co stanowiło taki sam odsetek komórek innych niż β w przeszczepach wzbogaconych komórkami β. Zgodnie z tymi ustaleniami odkryliśmy również, że gdy niedojrzałe klastry komórek trzustki świń zostały przeszczepione nagim myszom, przeszczepy wiele miesięcy później stanowiły ∼95% komórek β (29). Zjawisko to w obecnych eksperymentach z szczurzymi wysepkami można wyjaśnić preferencyjną śmiercią komórek Nie-β, jak opisano wcześniej (30-33). Badania te i nasz własny wniosek, że spadek jest głównie rozliczane przez komórki produkujące glukagon (30-33). Nie wiemy, czy komórki δ i komórki PP również znikają. Obwodowa lokalizacja komórek α w wysepkach gryzoni może potencjalnie uczynić je bardziej podatnymi na uszkodzenia podczas izolacji. Chociaż nie zbadaliśmy tego szczegółowo w niniejszym badaniu, poprzednie badania wykazały, że nie jest to główna przyczyna utraty komórek α po transplantacji. W badaniu przeprowadzonym przez Lau et al. (33) wysepki wszczepione do wątroby utraciły komórki α Po 4 tygodniach od przeszczepienia, podczas gdy wysepki wszczepione do nerek z tej samej izolacji nie utraciły komórek, co wskazuje, że zdarzenia związane z izolacją nie spowodowały utraty tych komórek obwodowych [33]. W badaniu tym wysepki wszczepione dooporowo wykazywały utratę komórek α, podczas gdy wysepki wszczepione pod kapsułką nerkową nie wykazywały utraty komórek α. W niniejszym badaniu widzieliśmy utratę komórek innych niż β w wysepkach pod kapsułką nerkową 1 tydzień po implantacji. Jedną z różnic między ich badaniem a tym badaniem jest to, że wszczepiali wysepki normoglikemicznym szczurom, podczas gdy w niniejszym badaniu biorcami były myszy hiperglikemiczne. Możliwe jest, że różnice w obciążeniu metabolicznym przeszczepu wysepek mogą wpływać na przeżywalność komórek α. Nie można wykluczyć, że utrata komórek α jest szybsza w miejscu wątroby, jak Lau et al. (33) zgłoszone. Gunther et al. (31) odnotowano utratę komórek α już 2 dni po wszczepieniu do wątroby szczurów z cukrzycą (31). Ponieważ prawidłowe poziomy glukagonu i innych peptydów nie będących pochodnymi komórek β są nadal wytwarzane przez endogenną trzustkę, możliwe jest, że komórki nie będące β w przeszczepach znikną z powodu inwolucji, aby zapobiec hiperglikagonemii.
hipotetyczne pytanie, które może kiedyś mieć praktyczne znaczenie, brzmi, czy przeszczep czystych komórek β zapewni odpowiedni wynik przeszczepu. Jeśli chodzi o metaboliczne efekty wydzielania glukagonu z przeszczepów całego ciała, wydaje się, że wydzielanie z przeszczepów zapewnia minimalną ochronę przed ostrą hipoglikemią (34), ale przeszczepy wysepek ludzkich mogą utrzymać prawie normalny poziom glukozy. Utrzymujące się wydzielanie glukagonu z trzustki może w pewnym stopniu przyczyniać się do homeostazy glukozy, ale również w niewielkim stopniu chroni przed ostrą hipoglikemią. Te niedobory odpowiedzi glukagonu może uczynić odbiorców bardziej podatne na hipoglikemię podczas wysiłku fizycznego (35,36), ale jest mało prawdopodobne, aby przeważyć korzyści. Kolejnym pytaniem jest, czy istnieje jakiś istotny lokalny wpływ komórek Nie–β na funkcjonowanie komórek β. Biorąc pod uwagę anatomię mikronaczyniową wysp i eksperymenty fizjologiczne wykazujące, że komórki nie β znajdują się w dalszym ciągu od komórek β (13,14), wydaje się prawdopodobne, że większość komórek β nie podlega wpływowi komórek Nie β. Niektóre spostrzeżenia mogą być dostarczone przez nasze pomiary, które określiły, jak daleko komórki β były od innych komórek β. Kiedy obliczyliśmy liczbę komórek β, które znajdowały się w pobliżu komórki innej niż β, stwierdzono, że 65-75% komórek β pochodziło z 50 µm od komórki innej niż β. Wydaje się mało prawdopodobne, aby miejscowe wydzielanie z komórek innych niż β mogło mieć duży wpływ na parakrynę w tej odległości. Ponadto z badań innych (37,38) wiemy, że mikrowaskulatura przeszczepionych wysepek bardzo różni się od normy. Tak więc anatomia przeszczepów wysepek różni się bardzo od wysepek w trzustce, ale te przeszczepy są nadal skuteczne w odwracaniu hiperglikemii u pacjentów z cukrzycą.
podsumowując, odkryliśmy, że agregaty wzbogacone komórkami β mogą skutecznie odwrócić hiperglikemię u myszy i że przeszczepione nienaruszone wysepki są uszczuplone w komórkach innych niż β. Jest zatem prawdopodobne, że komórki niebędące β nie są niezbędne do skutecznego przeszczepienia wysepek.