Summary

Les îlots de rongeurs évaluation de la réplication et la fonction des cellules bêta dans Adenovirally transduites isolées

Published: June 25, 2012
doi:

Summary

Ce protocole permet d'identifier les facteurs qui modulent fonctionnelle masse des cellules bêta de trouver des cibles thérapeutiques potentielles pour le traitement du diabète. Le protocole consiste en une méthode simplifiée pour évaluer la réplication des îlots et la fonction des cellules bêta des îlots de Langerhans isolés de rat après la manipulation de l'expression des gènes par des adénovirus.

Abstract

L'homéostasie du glucose est principalement contrôlée par les hormones du système endocrinien de l'insuline et le glucagon, sécrété par la version bêta du pancréas et des cellules alpha, respectivement. Fonctionnelle masse des cellules bêta est déterminée par la masse des cellules bêta anatomique ainsi que la capacité des cellules bêta pour répondre à une charge en éléments nutritifs. Une perte de masse des cellules bêta fonctionnelles est au cœur de ces deux formes principales de diabète 1-3. Considérant que les résultats en déclin bêta fonctionnelles de masse de cellules à partir d'une attaque auto-immune de type 1 du diabète, dans le diabète de type 2, cette décroissance se développe à la fois une incapacité des cellules bêta à sécréter de l'insuline de façon appropriée et la destruction des cellules bêta à partir d'un cadre de mécanismes. Ainsi, les efforts visant à restaurer la fonctionnalité de masse des cellules bêta sont primordiaux pour un meilleur traitement des cures et potentiels pour le diabète.

Des efforts sont en cours pour identifier les voies moléculaires qui peuvent être exploitées afin de stimuler la réplication et d'améliorer la fonction des cellules bêta.Idéalement, les objectifs thérapeutiques permettrait d'améliorer à la fois la croissance des cellules bêta et la fonction. Peut-être plus important, cependant, c'est de déterminer si une stratégie qui stimule la croissance des cellules bêta se fait au prix de la fonction des cellules bêta atteinte (par exemple avec certains oncogènes) et vice-versa.

Par systématiquement la suppression ou la surexpression de l'expression de gènes cibles dans les îlots isolés de rat, on peut identifier des cibles thérapeutiques potentielles pour augmenter la masse des cellules bêta fonctionnelles 4-6. Des vecteurs adénoviraux peut être utilisé à des protéines efficacement surexpriment ou démontable en îlots isolés de rat 4,7-15. Ici, nous présentons une méthode pour manipuler l'expression des gènes en utilisant transduction adénovirale et d'évaluer la réplication des îlots et la fonction des cellules bêta des îlots de Langerhans isolés de rat (figure 1). Cette méthode a été utilisée précédemment pour identifier de nouvelles cibles qui modulent la réplication des cellules bêta ou la fonction 5,6,8,9,16,17.

Protocol

1. Transduction adénovirale et la culture d'îlots de rats Préparer une plaque à 6 puits de culture tissulaire non revêtu par addition de 2 ml de milieu (RPMI 1640 contenant 8 mM de glucose, 10% de sérum bovin foetal, de 50 unités / ml de pénicilline, et 50 mg / ml de streptomycine) au nombre requis de puits. Par exemple, une expérience typique peut exiger trois puits – un de chaque pour un contrôle sans virus, un contrôle du virus (par exemple, GFP-exprimer adénovirus), et le groupe expérimen…

Discussion

Établir des voies qui peuvent être modulés afin de stimuler la réplication et d'améliorer la fonction des cellules bêta sont pertinentes pour les deux principales formes de diabète. Parce que fonctionnelle masse des cellules bêta est tributaire de l'existence et la fonction de cellules sécrétrices d'insuline, l'évaluation de ces déterminants a simultanément ses avantages. Ce protocole décrit un protocole simplifié pour déterminer si la surexpression ou la suppression d'une protéine c…

Divulgations

The authors have nothing to disclose.

Acknowledgements

Ce travail a été soutenu par des subventions du NIH DK078732 (à PTF).

Materials

Name of the reagent Company Catalogue number Comments
RPMI 1640 media Gibco 11879  
Penicillin/streptomycin Gibco 15140  
6-well plate BD-Falcon 35-1146 Non-TC treated
[methyl-3H]-thymidine Perkin Elmer NET027Z001MC 1 mCi/ml
Micro-centrifuge tubes Denville C2170 1.7 ml
NaCl Sigma 59888  
KCl Acros 42409  
KH2PO4 Acros 20592  
MgSO4 Acros 41348  
CaCl2 Acros 34961  
HEPES Sigma H0887 1 M solution
35% BSA Sigma A7979  
NaHCO3 Acros 42427  
d-glucose Sigma G8769  
TCA Fisher Scientific SA9410-1 10% w/v
NaOH Acros 12426  
Scintillation counting tube Sarstedt 58.536 7 ml, PP
Scintillation counting tube cap Sarstedt 65.816  
Econo-Safe counting cocktail RPI 111175  
Insulin RIA Siemens TKIN2  
BCA Assay Kit Thermo Scientific 23250  
      Equipment
Centrifuge Eppendorf 5415R  
Scintillation counting tube rack Sarstedt 93.1431.001  
Liquid scintillation counter Perkin Elmer Tri-Carb 2910TR  

References

  1. Ferrannini, E. beta-Cell function in subjects spanning the range from normal glucose tolerance to overt diabetes: a new analysis. J. Clin. Endocrinol. Metab. 90, 493-500 (2005).
  2. Weyer, C., Bogardus, C., Mott, D. M., Pratley, R. E. The natural history of insulin secretory dysfunction and insulin resistance in the pathogenesis of type 2 diabetes mellitus. J. Clin. Invest. 104, 787-794 (1999).
  3. Keenan, H. A. Residual insulin production and pancreatic ss-cell turnover after 50 years of diabetes: Joslin Medalist Study. Diabetes. 59, 2846-2853 (2010).
  4. Bain, J. R., Schisler, J. C., Takeuchi, K., Newgard, C. B., Becker, T. C. An adenovirus vector for efficient RNA interference-mediated suppression of target genes in insulinoma cells and pancreatic islets of langerhans. Diabetes. 53, 2190-2194 (2004).
  5. Fueger, P. T. Trefoil factor 3 stimulates human and rodent pancreatic islet beta-cell replication with retention of function. Mol. Endocrinol. 22, 1251-1259 (2008).
  6. Schisler, J. C. Stimulation of human and rat islet beta-cell proliferation with retention of function by the homeodomain transcription factor Nkx6.1. Mol. Cell Biol. 28, 3465-3476 (2008).
  7. Chan, C. B. Overexpression of uncoupling protein 2 inhibits glucose-stimulated insulin secretion from rat islets. Diabetes. 48, 1482-1486 (1999).
  8. Cozar-Castellano, I., Takane, K. K., Bottino, R., Balamurugan, A. N., Stewart, A. F. Induction of beta-cell proliferation and retinoblastoma protein phosphorylation in rat and human islets using adenovirus-mediated transfer of cyclin-dependent kinase-4 and cyclin D1. Diabetes. 53, 149-159 (2004).
  9. Icyuz, M. Adenovirus infection activates akt1 and induces cell proliferation in pancreatic islets1. Transplantation. 87, 821-824 (2009).
  10. Kaneto, H. Activation of the hexosamine pathway leads to deterioration of pancreatic beta-cell function through the induction of oxidative stress. J. Biol. Chem. 276, 31099-31104 (2001).
  11. Antinozzi, P. A., Berman, H. K., O’Doherty, R. M., Newgard, C. B. Metabolic engineering with recombinant adenoviruses. Annu. Rev. Nutr. 19, 511-544 (1999).
  12. Newgard, C. B., Becker, T. C., Berman, H. K., O’Doherty, R. M. Regulation of overexpressed hexokinases in liver and islet cells. Biochem. Soc. Trans. 25, 118-122 (1997).
  13. Becker, T. C., BeltrandelRio, H., Noel, R. J., Johnson, J. H., Newgard, C. B. Overexpression of hexokinase I in isolated islets of Langerhans via recombinant adenovirus. Enhancement of glucose metabolism and insulin secretion at basal but not stimulatory glucose levels. J. Biol. Chem. 269, 21234-21238 (1994).
  14. Csete, M. E. Adenoviral-mediated gene transfer to pancreatic islets does not alter islet function. Transplant Proc. 26, 756-757 (1994).
  15. Csete, M. E. Efficient gene transfer to pancreatic islets mediated by adenoviral vectors. Transplantation. 59, 263-268 (1995).
  16. Meng, Z. X. Activation of liver X receptors inhibits pancreatic islet beta cell proliferation through cell cycle arrest. Diabetologia. 52, 125-135 (2009).
  17. Ronnebaum, S. M. A pyruvate cycling pathway involving cytosolic NADP-dependent isocitrate dehydrogenase regulates glucose-stimulated insulin secretion. J. Biol. Chem. , (2006).
  18. Milburn, J. L. Pancreatic beta-cells in obesity. Evidence for induction of functional, morphologic, and metabolic abnormalities by increased long chain fatty acids. J. Biol. Chem. 270, 1295-1299 (1995).
  19. Szot, G., Koudria, P., Bluestone, J. Murine Pancreatic Islet Isolation. J. Vis. Exp. (7), e255 (2007).

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Citer Cet Article
Fueger, P. T., Hernandez, A. M., Chen, Y., Colvin, E. S. Assessing Replication and Beta Cell Function in Adenovirally-transduced Isolated Rodent Islets. J. Vis. Exp. (64), e4080, doi:10.3791/4080 (2012).

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