Summary

小鼠骨髓胰岛移植的一种方法

Published: January 07, 2019
doi:

Summary

介绍了一种小鼠胰岛外移植的方法。分离的胰岛与水凝胶混合, 混合物放入糖尿病小鼠的小袋中。然后对血糖进行监测, 并进行免疫组织化学分析。

Abstract

胰岛移植已被提出为1型糖尿病的潜在治疗方法。最近令人信服的证据表明, 血管内胰岛输注远不理想, 因此, 动量正在重新成为胰岛移植的潜在有价值的部位。这个实验需要隔离高质量的胰岛和植入胰岛的糖尿病患者。移植到动量需要手术步骤, 可以更好地显示视觉。在此, 将介绍此过程的详细步骤。本文介绍了将分离的胰岛与水凝胶混合后再将其放入糖尿病小鼠的小袋中的两种方法。不同的条件下使用不同的水凝胶。对糖尿病小鼠共症胰岛患者的血糖水平进行了长达35天的监测。一些动物在14天后被牺牲进行免疫组织化学分析。这种临床移植前的方法可以作为初步数据, 导致转化为临床移植。

Introduction

根据国际糖尿病联合会 (idf) 的数据, 糖尿病目前影响到3.82亿人, 预计到 2035增加到5.92亿人。在异基因和异基因胰岛移植中, 全身免疫抑制治疗是必要的。如果没有免疫抑制, 免疫排斥是移植物丢失的主要原因2。由于即时血液介导的炎症反应 (ibmir)3,4, 也存在移植胰岛丢失的重大问题。然而, 即使在没有免疫反应的情况下, 如在联合或自动移植模型中, 通过门静脉移植到肝脏的胰岛细胞也会因为炎症和/或血液不好等不利的环境条件而丢失提供较低的氧合和/或营养成分5,6。因此, 为了确保长期的代谢功能, 更高的胰岛数量是必要的, 以补偿最初的细胞丢失, 减少雕刻 7.

为了优化胰岛雕刻, 一些替代解剖位点已经进行了实验和临床研究, 有希望, 但不是明确的结果8。而一些替代部位提供了方便和安全的通道 (皮肤、肾囊、胃黏膜下和眼睛前房) 或更宽的表面, 用于较大的胰岛肿块 (腹腔)、生存和生理移植小岛的代谢表现仍然有限, 仍然是一个令人关切问题。目前正在寻找一个更适合胰岛雕刻的地点。

在胰岛移植的早期发展中, 它是许多解剖部位之一, 并被证明是一个成功的小岛环境10,11,12, 13, 14岁然而, 在动物模型6中, 静脉内胰岛输液成为临床选择, 部分原因是手术相对简单, 早期成功.另外, 在一定程度上, 与这个网站相关的底片, 特别是大量的早期胰岛丢失, 在实验胰岛移植的早期随着领域的成熟而不太被理解和约束。最近有令人信服的证据表明, 血管内胰岛输注远不理想, 因此, 动量正在重新成为细胞移植的潜在有价值的部位。

动量 (以主动袋的形式) 比肝脏提供相对优势 15,16。它是良好的血管化和易于访问。它允许回收移植 (如有必要) 和/或活检。与肝脏相比, 胰岛经历的缺血期减少, 可以接受相对较大的胰岛质量, 这是不可能的, 在那里门静脉压力的上升会引起并发症。

在研究中测试的程序中使用了一个联合小鼠移植模型, 使用 c57bl6 雄性小鼠, 体重 20-25 g. 胰岛受者只需注射一次链霉素, 剂量为250mg/kg ip。如果小鼠的血糖水平在注射后超过 24 mmomol.48 小时, 并且在至少5天的时间内保持在该水平以上, 则糖尿病的诱导可以被认为是成功的。

按照先前公布的方法, 采用了一些修改方法, 从年龄匹配的捐献者的胰腺中分离出了合基因胰岛。简而言之, 胶原酶被注射到胆囊而不是胆管。这样做是为了方便注射。胶原酶输注后, 进行孵育、组织破坏、密度梯度分离和人工采摘, 以获得纯胰岛。在 37°c t175 瓶中, 在移植前95% 的空气-5% co 2 中, 在 cmrl-1066 培养基中隔夜培养胰岛, 辅以10% 的热灭活胎牛血清 (fbs )。

Protocol

本研究中使用的所有小鼠均从广东省医学动物中心获得。按照动物福利的原则, 由深圳第二人民医院伦理审查委员会批准使用动物。 1. 向奥门图姆的胰岛移植 注: 此协议需要2个人完成。 组装表1中列出的外科材料。用无菌材料 (如窗帘和一次性用品) 准备手术区域的无菌场, 并在整个手术过程中保持无菌状态。消毒所有手术器械。穿无?…

Representative Results

胰腺的消化后状态如图 1a 所示。纯化的胰岛如图 1 b所示。小岛的二氧化氮染色和可行性测试如图 2所示。胰岛移植到动量的主要步骤如图 3所示。结果图4显示了接受者的血糖水平。移植物的组织学分析如图 5所示。 <p class="jove_content" fo…

Discussion

胰岛移植到肝脏通过门静脉是最常用的方法, 在人类胰岛移植, 但仍然存在效率和安全问题, 如门静脉血栓形成和肝脂肪变性 17.最近的研究表明, 动量可能是肝脏的合适替代品, 但更多的研究需要在临床翻译12,14,18,19之前进行。

小鼠是一个合适的模型, 测试作为胰?…

Declarações

The authors have nothing to disclose.

Acknowledgements

这项工作的一些作者得到了中国国家重点研发 & 项目 (2017YFC1103704)、深圳三明医学项目 (szsm2014122020)、深圳高级医疗学科建设基金 (20160163838) 的部分资助,深圳科技基金会 (JCJY20160229204849975, gjhz20170131712556, jcypy6042511010658), 深圳卫生与计划生育基金会 (szxj20170921)。

Materials

Equipment
5 inch (12-13 cm) Scissors RWD Life Science  S12030-11
Fine Forceps RWD Life Science F11010-13
Small wound clips RWD Life Science R33003-01
Acutenaculum RWD Life Science F31044-13
2 pair tissue forceps RWD Life Science  F13023-10
4-0 Suture with needle Chenghe, China 17094
200μl Pipette and tips Gilson PN11
One Touch ultraeasy Basic blood glucose monitoring system   Johnson & Johnson 33391713
razor blade Philips HC1099/15
Material and animals
Pentobarbital Sodium Sigmaaldrich.com P3761 For anesthesia 
Hydrogel  bdbiosciences.com 356234 Basement Membrane Matrix
Fibrin-Thrombin Hydrogel  Baxter.com 1501250 Components clot when mixed
70% Ethanol Yingniu medical, Anhui, China 23170608
Iodophor Lierkang medical technology, Shangdong, China 170521
Normal saline Baxter.com 2B1324
Cephalosporin Lukang medical, Shangdong, China 150303
Cefazolin Baxter.com 2G3508
lubricant eye ointment Major Pharmaceuticals 203964
streptozotocin Sigmaaldrich.com S0130
collagenase Type V Sigmaaldrich.com C9262
CMRL-1066 media celltrans, Wenzhou, China X018D1
histopaque Sigmaaldrich.com 10771 density gradient
PE50 tubing Braintreesci.com PE50 100 FT Polyethylene .023" x .038
Calcein AM Sigmaaldrich.com C1359
Propidium iodide Sigmaaldrich.com P4864
optimal cutting temperature compound (OCT) Tissue-Tek; Miles, Naperville, IL 4583 embedding medium
insulin antibody Cell Signaling Technology, Danvers, MA 01923 8138S
hematoxylin staining media Cell Signaling Technology, Danvers, MA 01923 14166S
eosin staining media Beyotime Biotech, China C0109
DAPI Thermo Fisher Scientific Inc.  D1306
C57Bl/6 Mice Medical Animal Center of Guangdong Province /
Fetal Bovine Serum GE Healthcare Life Sciences SH30084
T175 flasks Falcon 353112
1.5mL Snap-top tubes Axygen MCT-150-C

Referências

  1. Guariguata, L., et al. Global estimates of diabetes prevalence for 2013 and projections for 2035. Diabetes research and clinical practice. 103 (2), 137-149 (2014).
  2. Bellin, M. D., et al. Potent Induction Immunotherapy Promotes Long-Term Insulin Independence After Islet Transplantation in Type 1 Diabetes. American Journal of Transplantation. 12 (6), 1576-1583 (2012).
  3. Moberg, L., et al. Production of tissue factor by pancreatic islet cells as a trigger of detrimental thrombotic reactions in clinical islet transplantation. The lancet. 360 (9350), 2039-2045 (2002).
  4. Nilsson, B., Ekdahl, K. N., Korsgren, O. Control of instant blood-mediated inflammatory reaction to improve islets of Langerhans engraftment. Current Opinion in Organ Transplantation. 16 (6), 620-626 (2011).
  5. Bellin, M. D., et al. Similar islet function in islet allotransplant and autotransplant recipients, despite lower islet mass in autotransplants. Transplantation. 91 (3), 367-372 (2011).
  6. Bruni, A., Gala-Lopez, B., Pepper, A. R., Abualhassan, N. S., Shapiro, A. J. Islet cell transplantation for the treatment of type 1 diabetes: recent advances and future challenges. Diabetes, metabolic syndrome and obesity: targets and therapy. 7, 211 (2014).
  7. Shapiro, A. J., Pokrywczynska, M., Ricordi, C. Clinical pancreatic islet transplantation. Nature reviews Endocrinology. 13 (5), 268-277 (2017).
  8. Cantarelli, E., Piemonti, L. Alternative transplantation sites for pancreatic islet grafts. Current diabetes reports. 11 (5), 364 (2011).
  9. Cantarelli, E., et al. Murine animal models for preclinical islet transplantation: no model fits all (research purposes). Islets. 5 (2), 79-86 (2013).
  10. Beli, E., et al. Erratum to: CX3CR1 deficiency accelerates the development of retinopathy in a rodent model of type 1 diabetes. J Mol Med (Berl). 95 (5), 565-566 (2017).
  11. Hafner, J., et al. Regional Patterns of Retinal Oxygen Saturation and Microvascular Hemodynamic Parameters Preceding Retinopathy in Patients With Type II Diabetes. Invest Ophthalmol Vis Sci. 58 (12), 5541-5547 (2017).
  12. Schmidt, C. Pancreatic islets find a new transplant home in the omentum. Nature Biotechnology. 35 (1), 82017 (2017).
  13. Voigt, M., et al. Prevalence and Progression Rate of Diabetic Retinopathy in Type 2 Diabetes Patients in Correlation with the Duration of Diabetes. Exp Clin Endocrinol Diabetes. , (2017).
  14. Baidal, D. A., et al. Bioengineering of an Intraabdominal Endocrine Pancreas. New England Journal of Medicine. 376 (19), 1887-1889 (2017).
  15. Espes, D., et al. Rapid restoration of vascularity and oxygenation in mouse and human islets transplanted to omentum may contribute to their superior function compared to intraportally transplanted islets. American Journal of Transplantation. , (2016).
  16. Berman, D. M., et al. Bioengineering the endocrine pancreas: intraomental islet transplantation within a biologic resorbable scaffold. Diabetes. 65 (5), 1350-1361 (2016).
  17. Delaune, V., Berney, T., Lacotte, S., Toso, C. Intraportal islet transplantation: the impact of the liver micro-environment. Transplant International. 30 (3), 227-238 (2017).
  18. Espes, D., et al. Rapid restoration of vascularity and oxygenation in mouse and human islets transplanted to omentum may contribute to their superior function compared to intraportally transplanted islets. American Journal of Transplantation. 16 (11), 3246-3254 (2016).
  19. Hajizadeh-Saffar, E., et al. Inducible VEGF expression by human embryonic stem cell-derived mesenchymal stromal cells reduces the minimal islet mass required to reverse diabetes. Scientific Reports. 5, (2015).
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Citar este artigo
Lu, Y., Zou, S., Bertera, S., Bottino, R., Cooper, D. K., Liu, Z., Huang, Y., Wang, C., Hong, C., He, T., Zhang, H., Huo, Q., Fu, H., Cai, Z., Mou, L. A Method for Islet Transplantation to the Omentum in Mouse. J. Vis. Exp. (143), e57160, doi:10.3791/57160 (2019).

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