زرع جزيرة مغطاة بالدهون باستخدام الأنسجة الدهنية البيضاء البربخ
Summary
طريقة زرع الجزر المغطاة بالدهون مناسبة للكشف عن الجزر الصغيرة المحفورة في التجويف داخل الصفاق. والجدير بالذكر أنه لا يتطلب استخدام عوامل الربط الحيوي أو الخياطة.
Abstract
زرع الجزيرة هو علاج بديل خلوي لمرض السكري الحاد. عادة ما يكون التجويف داخل الصفاق هو موقع الزرع لهذا الإجراء. ومع ذلك ، فإن زرع الجزيرة داخل الصفاق له بعض القيود ، بما في ذلك ضعف فعالية الزرع ، والقدرة على اكتشاف الكسب غير المشروع ، ونقص القدرة على استئصال الطعم لتحليل ما بعد الزرع. في هذه الورقة ، يتم استخدام “زرع الجزر المغطاة بالدهون” ، وهي طريقة زرع جزيرة داخل الصفاق تستخدم الأنسجة الدهنية البيضاء البربخية ، لتقييم الآثار العلاجية للجزر المهندسة بيولوجيا. تكمن بساطة الطريقة في بذر الجزر على الأنسجة الدهنية البيضاء البربخية واستخدام الأنسجة لتغطية الجزر. في حين يمكن تصنيف هذه الطريقة على أنها تقنية زرع جزيرة داخل الصفاق ، إلا أنها تشترك في الخصائص مع زراعة الأنسجة داخل جزيرة الدهون. تظهر طريقة زرع الجزر المغطاة بالدهون تأثيرات علاجية أكثر قوة من زراعة الأنسجة داخل الأنسجة الدهنية ، بما في ذلك تحسين مستويات الجلوكوز في الدم والأنسولين في البلازما وإمكانية إزالة الكسب غير المشروع. نوصي باعتماد هذه الطريقة لتقييم آليات نقش الجزر في الأنسجة الدهنية البيضاء والآثار العلاجية للجزر المهندسة بيولوجيا.
Introduction
زرع الجزيرة هو علاج بديل خلوي للمرضى الذين يعانون من داء السكري الحاد. أظهرت التقارير الأخيرة أن معدلات استقلال الأنسولين بعد ثلاث سنوات من الزرع تتحسن بنسبة تصل إلى 44٪ 1 وأن ما يقرب من 80٪ من المتلقين الذين يتلقون أكثر من 600000 مكافئ إجمالي للجزيرة يحققون استقلال الأنسولين2. علاوة على ذلك ، في أحدث تقرير لسجل زراعة الجزر التعاوني ، تم الكشف عن أن مستويات الجلوكوز في الدم الصائم تم الحفاظ عليها عند 60-140 مجم / ديسيلتر لأكثر من 5 سنوات في أكثر من 70٪ من المرضى الذين خضعوا لعملية زرع جزيرة وحدها. حددت الدراسة أيضا أن حوالي 90٪ من المرضى الذين خضعوا لعملية زرع جزيرة بمفردهم أو زرع جزيرة بعد زرع الكلى لم يصابوا بأي أحداث سكر الدم شديدة لأكثر من 5 سنوات3.
على الرغم من تحسن النتائج السريرية لهذا العلاج ، إلا أنه لا يزال يتعين معالجة بعض القيود ، بما في ذلك ضرورة إنشاء موقع زرع مثالي. الكبد هو موقع زرع نموذجي لزراعة الجزر السريرية لأنه أكبر عضو يمكن أن يستوعب عددا كبيرا من الجزر. ومع ذلك ، في بعض المرضى ، يكون الكبد غير متوفر (على سبيل المثال ، بسبب ارتفاع ضغط الدم البابي و / أو التهاب الكبد و / أو تليف الكبد4) وبالتالي مواقع أخرى ، بما في ذلك الفضاء تحت المحفظة الكلوي5،6 ، الجيب omental7،8،9،10 ، المساريق 11 ، الجهاز الهضمي 12 ، العضلات الهيكلية 13 ، الأنسجة تحت الجلد13 ، نخاع العظام 14 ، والطحال 15 ، 16،17 ، تم اعتبارها مواقع زرع بديلة.
على الرغم من أنه يمكن إجراء عملية زرع الجزيرة داخل الصفاق بسهولة تحت التخدير الموضعي ، مما يجعل التجويف داخل الصفاق موقعا جذابا لزراعة الجزر السريرية ، إلا أنه عند الزرع ، تنتشر الجزر في جميع أنحاء التجويف داخل الصفاق بأكمله ، مما يجعل اكتشاف النقش الجزري وتأكيد engraftment الناجح أمرا صعبا. لذلك ، لا يتم التعرف على التجويف داخل الصفاق على نطاق واسع كموقع زرع سريري مثالي. بدلا من ذلك ، يتم استخدامه بشكل متكرر كنموذج تحكم للدراسات قبل السريرية للتحقيق في فعالية الجزر المزروعة المغلفة18 والجزر المهندسة بيولوجيا19. ومع ذلك ، من الصعب إجراء مقارنة دقيقة بين الجزر المهندسة بيولوجيا والجزر الضابطة بسبب التحديات في إجراء تقييم دقيق للنقش.
في المقابل ، تم الإبلاغ جيدا عن استخدام الأنسجة الدهنية البيضاء داخل الصفاق في الجيب 8 ، والمساريق ، والمواقع الأخرى خارج الكبد 10،20،21،22،23 والعديد من الدراسات التي تبحث في وظيفة الجزر المهندسة بيولوجيا المزروعة باستخدام الأنسجة الدهنية البيضاء كانت قادرة على الإبلاغ عن نتائج علاجية واعدة20،24،25 ، 26. نظرا لأن استخدام الأنسجة الدهنية البربخية يسهل اكتشاف الجزر المزروعة ، فقد تم تطوير “طريقة زرع الجزر المغطاة بالدهون” ، باستخدام الأنسجة الدهنية البربخية ، للتغلب على قيود زرع الجزر داخل الصفاق. في هذه الورقة ، تم وصف زراعة الجزر المغطاة بالدهون باستخدام الأنسجة الدهنية البربخية.
Protocol
Representative Results
Discussion
تتضمن طريقة زراعة الجزر المغطاة بالدهون تقنيات من تقنيتين مختلفتين للزراعة: زرع جزيرة داخل الصفاق وزرع جزيرة الأنسجة الدهنية. نظرا لأن الغشاء السطحي للأنسجة الدهنية البيضاء البربخية يعتبر النسيج الدهني الأبيض الذي يغطيه الصفاق والمرتبط بالبربخ ، يمكن تصنيف طريقة زرع الجزيرة المغطاة با?…
Declarações
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
تم تمويل هذه الدراسة من خلال منحة معونة للبحث العلمي (C) (19K09839، NS) من وزارة التعليم والثقافة والرياضة والعلوم والتكنولوجيا في اليابان.
Materials
| 4-0 Nylon | Alfresa | ER2004NA45-KF2 | Closing abdomen |
| Alexa 488-conjugated donkey anti-guinea pig | Jackson Immunoresearch | 706-546-148 | Secondary antibody for insulin antibody |
| Alexa 647-conjugated donkey anti-rabbit | Jackson Immunoresearch | 711-606-152 | Secondary antibody for von Willebrand factor antibody |
| DMEM, low glucose, pyruvate | ThermoFisher Scientific | 11885084 | Culturing islets, transplanting islets |
| Eosin | Fujifilm Wako Chemicals | 051-06515 | Using for staining tissue by eosin |
| Eppendorf Safe-Lock Tubes, 1.5 mL | Eppendorf | 30120086 | Collecting islets |
| Falcon 15 mL Conical Centrifuge Tubes | Corning | 352095 | Collecting islets |
| Falcon 40 µm Cell Strainer | Falcon | 352340 | Using for separating islets from other pancreatic tissue |
| Falcon 50 mL Conical Centrifuge Tubes | Corning | 352070 | Discarding excessive medium/buffer |
| Guinea pig anti-insulin | Agilent Technologies Japan, Ltd. (Dako) | IR002 | Primary antibody for murine insulin |
| Hematoxylin | Muto Pure Chemicals Co., Ltd. | 30002 | Using for staining tissue by hematoxylin |
| Isodine solution 10% | Shionogi&Co., Ltd. | no catalog number | Using for disinfection |
| Isoflurane | Fujifilm Wako Chemicals | 095-06573 | Using for anesthesia |
| Labcon 1000 µL ZapSilk Low Retention Pipette Tips | Labcon | 1177-965-008 | Using for separating islets from other pancreatic tissue |
| Labcon 200 µL ZapSilk Low Retention Pipette Tips | Labcon | 1179-965-008 | Using for seeding islets onto epididymal white adipose tissue |
| Mintsensor | Sanwa Kagaku Kenkyusho Co. Ltd., | 8AEB02E | Using for monitoring blood glucose |
| Pipetteman P-1000 | Gilson | F123602 | Using for separating islets from other pancreatic tissue |
| Pipetteman P-200 | Gilson | F123601 | Using for seeding islets onto epididymal white adipose tissue |
| Rabbit anti-vWF | Abcam | ab6994 | Primary antibody for murine von Willebrand factor |
Referências
- Barton, F. B., et al. Improvement in outcomes of clinical islet transplantation: 1999-2010. Diabetes Care. 35 (7), 1436-1445 (2012).
- Balamurugan, A. N., et al. Islet product characteristics and factors related to successful human islet transplantation from the Collaborative Islet Transplant Registry (CITR) 1999-2010. American Journal of Transplantation. 14 (11), 2595-2606 (2014).
- Collaborative Islet Transplant Registry. . Collaborative Islet Transplant Registry. Annual Report. , (2017).
- Rajab, A., et al. Total Pancreatectomy and Islet Autotransplantation Following Treated Hepatitis C Infection. Cell Transplantation. 27 (10), 1569-1573 (2018).
- Mellgren, A., Schnell Landstrom, A. H., Petersson, B., Andersson, A. The renal subcapsular site offers better growth conditions for transplanted mouse pancreatic islet cells than the liver or spleen. Diabetologia. 29 (9), 670-672 (1986).
- Hiller, W. F., Klempnauer, J., Luck, R., Steiniger, B. Progressive deterioration of endocrine function after intraportal but not kidney subcapsular rat islet transplantation. Diabetes. 40 (1), 134-140 (1991).
- Yasunami, Y., Lacy, P. E., Finke, E. H. A new site for islet transplantation–a peritoneal-omental pouch. Transplantation. 36 (2), 181-182 (1983).
- Kin, T., Korbutt, G. S., Rajotte, R. V. Survival and metabolic function of syngeneic rat islet grafts transplanted in the omental pouch. American Journal of Transplantation. 3 (3), 281-285 (2003).
- Kasoju, N., et al. Bioengineering a pre-vascularized pouch for subsequent islet transplantation using VEGF-loaded polylactide capsules. Biomaterials Science. 8 (2), 631-647 (2020).
- Sakata, N., Yoshimatsu, G., Kodama, S. White Adipose Tissue as a Site for Islet Transplantation. Transplantology. 1 (2), 55-70 (2020).
- Osama Gaber, A., Chamsuddin, A., Fraga, D., Fisher, J., Lo, A. Insulin independence achieved using the transmesenteric approach to the portal vein for islet transplantation. Transplantation. 77 (2), 309-311 (2004).
- Fujita, M., et al. Technique of endoscopic biopsy of islet allografts transplanted into the gastric submucosal space in pigs. Cell Transplantation. 22 (12), 2335-2344 (2013).
- Sakata, N., et al. Strategy for clinical setting in intramuscular and subcutaneous islet transplantation. Diabetes/Metabolism Research and Reviews. 30 (1), 1-10 (2014).
- Cantarelli, E., et al. Transplant Site Influences the Immune Response After Islet Transplantation: Bone Marrow Versus Liver. Transplantation. 101 (5), 1046-1055 (2017).
- White, S. A., et al. The risks of total pancreatectomy and splenic islet autotransplantation. Cell Transplantation. 9 (1), 19-24 (2000).
- Itoh, T., Nishinakamura, H., Kumano, K., Takahashi, H., Kodama, S. The Spleen Is an Ideal Site for Inducing Transplanted Islet Graft Expansion in Mice. PLoS One. 12 (1), 0170899 (2017).
- Sakata, N., Yoshimatsu, G., Kodama, S. The Spleen as an Optimal Site for Islet Transplantation and a Source of Mesenchymal Stem Cells. International Journal of Molecular Sciences. 19 (5), (2018).
- Sakata, N., et al. Effect of rat-to-mouse bioartificial pancreas xenotransplantation on diabetic renal damage and survival. Pancreas. 32 (3), 249-257 (2006).
- Nagaya, M., et al. Effectiveness of bioengineered islet cell sheets for the treatment of diabetes mellitus. Journal of Surgical Research. 227, 119-129 (2018).
- Weaver, J. D., et al. Vasculogenic hydrogel enhances islet survival, engraftment, and function in leading extrahepatic sites. Science Advances. 3 (6), 1700184 (2017).
- Dufour, J. M., et al. Development of an ectopic site for islet transplantation, using biodegradable scaffolds. Tissue Engineering. 11 (9-10), 1323-1331 (2005).
- Chen, X., et al. The epididymal fat pad as a transplant site for minimal islet mass. Transplantation. 84 (1), 122-125 (2007).
- Sakata, N., et al. Mechanism of Transplanted Islet Engraftment in Visceral White Adipose Tissue. Transplantation. 104 (12), 2516-2527 (2020).
- Navarro-Requena, C., et al. PEG hydrogel containing calcium-releasing particles and mesenchymal stromal cells promote vessel maturation. Acta Biomaterialia. 67, 53-65 (2018).
- Phelps, E. A., Headen, D. M., Taylor, W. R., Thule, P. M., Garcia, A. J. Vasculogenic bio-synthetic hydrogel for enhancement of pancreatic islet engraftment and function in type 1 diabetes. Biomaterials. 34 (19), 4602-4611 (2013).
- Manzoli, V., et al. Immunoisolation of murine islet allografts in vascularized sites through conformal coating with polyethylene glycol. American Journal of Transplantation. 18 (3), 590-603 (2018).
- Gotoh, M., Maki, T., Kiyoizumi, T., Satomi, S., Monaco, A. P. An improved method for isolation of mouse pancreatic islets. Transplantation. 40 (4), 437-438 (1985).
- Brandhorst, D., Brandhorst, H., Hering, B. J., Bretzel, R. G. Long-term survival, morphology and in vitro function of isolated pig islets under different culture conditions. Transplantation. 67 (12), 1533-1541 (1999).
- Noguchi, H., et al. Low-temperature preservation of isolated islets is superior to conventional islet culture before islet transplantation. Transplantation. 89 (1), 47-54 (2010).
- Itoh, T., et al. Low temperature condition prevents hypoxia-induced islet cell damage and HMGB1 release in a mouse model. Cell Transplantation. 21 (7), 1361-1370 (2012).
- Komatsu, H., et al. Optimizing Temperature and Oxygen Supports Long-term Culture of Human Islets. Transplantation. 103 (2), 299-306 (2019).
- Unger, R. H. Lipid overload and overflow: metabolic trauma and the metabolic syndrome. Trends in Endocrinology, Metabolism. 14 (9), 398-403 (2003).
- Mao, D., et al. A macroporous heparin-releasing silk fibroin scaffold improves islet transplantation outcome by promoting islet revascularisation and survival. Acta Biomaterialia. 59, 210-220 (2017).
- Wang, K., Wang, X., Han, C. S., Chen, L. Y., Luo, Y. Scaffold-supported Transplantation of Islets in the Epididymal Fat Pad of Diabetic Mice. Journal of Visualized Experiments. (125), e54995 (2017).
- Wang, X., Wang, K., Zhang, W., Qiang, M., Luo, Y. A bilaminated decellularized scaffold for islet transplantation: Structure, properties and functions in diabetic mice. Biomaterials. 138, 80-90 (2017).
- Rios, P. D., Zhang, X., Luo, X., Shea, L. D. Mold-casted non-degradable, islet macro-encapsulating hydrogel devices for restoration of normoglycemia in diabetic mice. Biotechnology and Bioengineering. 113 (11), 2485-2495 (2016).
