Method Article
Этот протокол демонстрирует изоляцию мышиного островка и посев на дезаклеарном эшафоте. Осадки, поддерживаемые эшафотом, трансплантировали в эпидидимальную жировую площадку стрептозотоцина (STZ) -индуцированных диабетических мышей. Островки выживали на участке трансплантации и меняли гипергликемическое состояние.
Было доказано, что трансплантация островков эффективна при лечении диабета 1 типа. Тем не менее, нынешняя стратегия внутрипеченочной трансплантации может иметь острую реакцию цельной крови и приводить к плохому приживлению островков. Здесь мы сообщаем о надежном протоколе для трансплантации островков на внепеченочном участке трансплантации - эпидидимальной жировой подушке (EFP) - в модели диабетической мыши. Описан протокол для выделения и очистки островков с высоким выходом от мышей C57BL / 6J, а также метод трансплантации, выполняемый посевными островками на дезаклеарный каркас (DCS) и имплантация их на сайт EFP у сингенных мышей C57BL / 6J, которые были диабетическими Стрептозотоцином. Трансплантат DCS, содержащий 500 островков, перевернул гипергликемическое состояние в течение 10 дней, в то время как свободные островки без DCS требовали не менее 30 дней. Нормогликемия поддерживалась на срок до 3 месяцев, пока не был эксплантирован трансплантат. В заключение DCS усилило приживление островков в tОн внепеченочный сайт EFP, который можно легко получить и может обеспечить воспроизводимую и полезную платформу для исследования материалов лесов, а также другие параметры трансплантации, необходимые для успешного приживления островков.
Сахарный диабет 1 типа (T1D) является аутоиммунным эндокринным расстройством, в котором островковые клетки удаляются иммунной системой, что делает пациентов зависимыми от инъекции экзогенного инсулина на всю жизнь. Протокол Эдмонтона представляет собой веху в клинических исследованиях трансплантации островков; Островки вводили через портальную вену и трансплантировали на внутрипеченочном участке 1 . Однако два основных препятствия - неадекватные источники островков-доноров и плохое приживление островков - препятствуют широкому успеху трансплантации островков 2 . Как правило, островки необходимо собирать у трех доноров трупы, чтобы отменить гипергликемическое состояние одного пациента; Это связано с низким выходом процедур изоляции островков и потерями островков после трансплантации. В частности, хотя островки после трансплантации были омыты богатой кислородом кровью, прямой контакт с кровью часто вызывал мгновенную опосредованную кровью инфаркта(IBMIR), что может вызвать острую потерю островков. В долгосрочной перспективе считается, что постепенная потеря островков у пациентов объясняла снижение показателей реверсии диабета в клинических группах, которые могли достичь 90% в первый год и снизились до 30% и 10% на 2 и 5 Лет после трансплантации, соответственно 3 .
Трансплантация островков на внепеченочных участках была привлекательной стратегией для уменьшения прямого контакта островков с кровью, ограничивая трансплантацию до более определяемых мест по сравнению с внутрипеченочной инфузией. В последние годы исследования были проведены в капсулах для почек, глазных мышцах, мышцах, жировых клетках и подкожных клетках, что свидетельствует о том, что островки на этих участках способны выжить и функционировать для восстановления нормогликемии 4 . Кроме того, островки на этих участках извлекаются, что позволяет проводить биопсию или даже для дальнейших процедур замены. ВнепеченочныеПоэтому он демонстрирует большой потенциал для клинической трансплантации 5 .
Исследования на основе биоматериалов интенсивно изучались для трансплантации клеток и тканевой инженерии. Трехмерные (3D) леса обычно содержат пористые структуры и могут служить в качестве клеточных шаблонов для создания пространственной структуры / организации клеток или в качестве резервуаров для обеспечения контролируемого высвобождения биоактивных сигналов. Леса также были изготовлены из полимерных материалов, таких как поли (гликолид-L-лактид) 6 , поли (диметилсилоксана) 7 и термопластичный поли (уретан) 8 , в трансплантационные островки в EFP. Было обнаружено, что по сравнению с прямой трансплантацией островков было обнаружено, что использование подмостей уменьшает потери островков, предотвращая утечку островков во внутрибрюшинную полость 9 , 10 , обеспечивая механическую защиту и модулюЛокализуя местную воспалительную реакцию. Таким образом, строительные леса могут быть разработаны для содействия приживлению островков на участках трансплантации 7 .
В этом исследовании мы намерены продемонстрировать парадигму трансплантации островков в EFP, проводимую в моделях мышей с использованием DCS. Леса, полученные из внеклеточных матриц, в последние годы вызвали большой интерес благодаря превосходной биосовместимости и более естественным пористым структурам по сравнению с синтетическими продуктами. Здесь мы описываем надежный протокол изоляции для получения островков поджелудочной железы с высоким выходом у мышей C57BL / 6J. DCS, обработанные из бычьего перикарда, затем засевали островками, и трансплантаты были трансплантированы в EFP в сингенных диабетических моделях. Нормогликемия у мышей была достигнута в течение 10 дней и поддерживалась до 100 дней до удаления трансплантатов.
Все эксперименты были одобрены Комитетом по институциональному уходу и использованию животных в Пекине (IACUC, IACUC no COE-LuoY-1).
1. Изоляция островков
Рисунок 1: Фотографии, показывающие канюлю желчного протока и перфузию поджелудочной железы с помощью растворов коллагеназы. ( A1 ) Вытягивание двенадцатиперстной кишки до тех пор, пока желчный проток не станет напряженным. (Ампула: треугольная, молочная область на поверхности двенадцатиперстной кишки, желчный проток: пуховидная молочная структура на поверхности). ( B1 ) Вставка иглы в желчный проток из ампулы. ( C1 ) Надувание поджелудочной железы инъекцией фермента. ( A2, B2 и C2 ) Мультяшные изображения процедур, показанных в A1, B1 и C1, соответственно. Нажмите здесь, чтобы просмотреть увеличенную версию этого рисунка.
Рисунок 2: Устранение неполадок для канюлирования. ( A1 ) Кончик иглы вставлен в просвет желчного протока. ( A2 ) Канал, заполненный ферментными растворами. ( B1 ) Игла вставлена в просвет желчного протока, а канал заполнен синим красителем. ( B2 ) Из-за неправильной канюлирования игла находится под желчным протоком, и после раздачи синего красителя наблюдается только накачанная капсула. ( C1 ) Успешная канюляция подтверждается растяжением поджелудочной железы. ( C2 ) Из-за неправильного зажима синий краска входит в двенадцатиперстную кишку и вызывает вздутие. Нажмите здесь, чтобы просмотреть увеличенную версию этого рисунка.
2. Культура островков на Лесах
ПРИМЕЧАНИЕ. DCS имеет пористость около 79%, толщину около 0,6 мм и размер пор от 12 до 300 мкм.
3. Трансплантация островков на сайте EFP
Наш метод зажима, выполненный с использованием микроскопического гемостатического зажима, прост и экономичен по времени по сравнению с методом лигирования швов. Прошло около 4 часов, чтобы выделить и очистить около 1200 островков от 6 мышей. Недавно выделенные островки обычно имели грубую периферию под оптическим микроскопом ( рис. 3А ). Как только островки восстановились из процесса изоляции, они выглядели яркими и плотными и приобрели гладкую поверхность. Однако стрессовая изоляция все еще может вызвать гибель клеток, что приводит к падению клеток с островковых поверхностей, а нездоровые островки часто содержат темный некротический сердечник ( рис. 3B ). Мы измерили диаметры 945 островков от 5 мышей; Рассчитанный средний диаметр островков составлял 130,42 ± 41,75 мкм ( фиг. 3С ).
Чтобы избежать иммунитета реципиента Мы проводили сингенную трансплантацию у мышей C57BL / 6J. Как правило, 500 островков, нагруженных DCS, трансплантировали на сайт EFP и отменяли гипергликемию в течение 10 дней по сравнению с 30 днями, наблюдаемыми в группе свободных островков. Нормогликемия поддерживалась в течение примерно 100 дней, пока не было извлечено графтов ( рисунок 3D ). Загруженные островки были равномерно распределены по DCS и покрыты EFP. Оставшееся на носилках DCS можно также легко манипулировать с помощью щипцов ( рис. 3Е и 3F ). Гистологическое исследование показало, что равномерно распределенные островки были реваскуляризированы и окружены тканями EFP и DCS после трансплантации в течение 60 дней ( рисунок 3G ). Иммунное окрашивание инсулина также подтвердило успешное приживление островков ( рисунок 3Н ).
Xfigimg "src =" / files / ftp_upload / 54995 / 54995fig3.jpg "/>
Рисунок 3: Трансплантация островков, поддерживаемых эшафотами, на сайт EFP. ( A ) Репрезентативная картина свежих островков, изолированных от мышей. ( B ) Островки культивируют в течение 12 ч, при этом мертвые клетки отрываются от поверхности островка. Вставка: нездоровые островки имеют темное, некротическое ядро. ( C ) Распределение по размеру 945 островков от 5 мышей. ( D ) Уровень глюкозы в крови натощак у диабетических мышей, трансплантированных островками, снабженными DCS и свободными островками. Черная стрелка указывает, что трансплантат был извлечен в этот момент времени. ( E ) Фотография, показывающая перенос загруженных островками эшафотов на поверхность ткани EFP с распространением. ( F ) Репрезентативное фазовое контрастное изображение загруженного островка DCS. Вставка: оптическое изображение DCS, удерживаемого щипцами. ( G ) Репрезентативный гистологический H & E-образПересаженные островки, окруженные DCS и EFP, через 60 дней. ( H ) Иммуноокрашивание островков, поддерживаемых DCS, эксплантируемых через 60 дней. Шкала шкалы = 150 мкм (A, B), 100 мкм (F), 500 мкм (G) и 25 мкм (H). Нажмите здесь, чтобы просмотреть увеличенную версию этого рисунка.
Перфузия поджелудочной железы и время переваривания являются двумя ключевыми параметрами, которые влияют на выход и качество остэка. Moskalewski впервые сообщило об использовании сырой смеси коллагеназы для переваривания поджелудочной железы поджелудочной железы морской свинки 11 . Lacy et al. Сообщил о введении ферментов в систему каналов, чтобы перфузировать поджелудочную железу, что значительно увеличило выход островков 12 . Перфузия в протоках фермента позволяет максимально подвергать ферментам площадь поверхности поджелудочной железы, что приводит к более гомогенному расщеплению и большему высвобождению интактных островков по сравнению с перевариванием измельченной поджелудочной железы 13 . По нашему опыту, успешная канюлирование желчного протока и перфузия всей поджелудочной железы были предпосылками для получения высоких островков. Это связано с тем, что хвост поджелудочной железы (селезеночный лепесток) фактически содержит большую часть островков по сравнению с поджелудочной тканью, близкой к двенадцатиперстной кишке. Существует два способа канюлирования В желчном протоке, о котором сообщается в литературе: i) вставка иглы близко к месту печенки, блокируя проникновение фермента в двенадцатиперстную кишку 13 , 14 и ii) вставляя иглу близко к двенадцатиперстной кишке, блокируя проникновение фермента в Печень 15 . Здесь мы использовали последний метод, который не требует изгиба иглы или перемещения мыши. Хорошо обученный исследователь может выполнять канюлю 10 мышей в течение 40 минут, следуя нашему протоколу. Время переваривания поджелудочной железы зависит от возраста и видов мышей. Передозировка поджелудочной железы продуцирует небольшие островки, а подкожные поджелудочной железы имеют ацинарные клетки, прикрепленные к островкам. Поэтому важно оптимизировать время переваривания для получения высоких урожаев здоровых островков.
STZ представляет собой антибиотическое соединение, которое специфически разрушает бета-клетки и индуцирует диабет у мышей в течение 3 днейSs = "xref"> 16. Дозировка варьируется в зависимости от конкретного штамма и возраста мыши и должна определяться предварительными экспериментами. Насколько нам известно, мыши C57BL / 6J требуют более низкой дозы STZ, чем мышей Balb / C. Передозировка STZ вызовет тяжелую гипергликемию и приведет к гибели животных в течение недели, в то время как неадекватная доза STZ снижает уровень заболеваемости диабетом.
EFP - сильно васкуляризированные ткани и доступны для хирургии с помощью минимально инвазивных процедур. Трансплантация островков в EFP, как правило, более легкая и более безопасная по сравнению с капсулой в почках, еще один часто сообщаемый сайт для трансплантации островков в моделях мыши. В частности, почка является важным органом и чувствительна к обработке; Трансплантация островков может потерпеть неудачу или животные не могут выжить в хирургии 4 . EFP у мышей также похожи на мешочек сальса у людей. Исследование трансплантации в EFP может не только способствоватьПонимание предпосылки тканевой среды для выживания / функционирования островков, а также заложить основу для разработки клинических процедур трансплантации 17 .
DCS, используемый в этом исследовании, был получен из бычьего перикарда и в основном был сделан из коллагена. Децеллюлярные материалы могут не проявлять иммуногенность и могут вызывать только легкие воспалительные реакции in vivo 18 . Когда островки были посеяны в порах DCS, эшафот предлагал механическую защиту и предотвращал слияние островков, что могло привести к некрозу островков. Каркас DCS, содержащий островки, можно обрабатывать непосредственно с помощью щипцов, что позволяет легко переносить трансплантат. Встраивание лесов в EFP также уменьшало утечку островков в брюшину, в отличие от свободных островков, пересаженных без помоста 8 . Следовательно, DCS обеспечивает distincT для трансплантации островков.
Авторам нечего раскрывать.
Авторы хотели бы поблагодарить Вэй Чжан из Guanhao Biotech за предоставление декоративных лесов. Мы благодарим Сяо-хон Пэн за полезные обсуждения. Это исследование было финансово поддержано Национальным фондом естественных наук Китая (проект №31322021).
Name | Company | Catalog Number | Comments |
Dissecting scissor | Ningbo Medical | ||
Forceps | Ningbo Medical | ||
0.5 mm diameter wire mesh | Ningbo Medical | ||
70 μm cell strainer | Falcon | 352350 | |
Artery hemostatic clamp | Ningbo Medical | ||
Microscopic hemostatic clamp | Ningbo Medical | ||
Hemostatic forceps | Ningbo Medical | ||
Absorbable 6-0 PGLA sutures | JINHUAN | With needle | |
Wound clip | Ningbo Medical | ||
Cotton swab | Ningbo Medical | ||
Gauze | Ningbo Medical | ||
Sterile drapes | Ningbo Medical | ||
10mL syringe | JINGHUAN | ||
1 mL syringe | JINGHUAN | ||
27G intravenous needle | JINGHUAN | 0.45x15 RWSB | |
1.5 mL Eppendorf tube | Axygen | ||
15mL conical tube | Corning | 430791 | |
50mL conical tube | Corning | 430829 | |
35mm Non-treated Peri-dishes | Corning | 430588 | |
Transwell | Corning | 3422 | |
0.22 μm filter | Pall | PN4612 | |
10 mL serological pipet | Corning | 4488 | |
Pipet filler S1 | Thermo Scientific | 9501 | |
Pipette (2-20μL) | Axygen | AP-20 | AXYPETTM |
Dissecting microscope | Olympus | SZ61 | |
Centrifuge | Eppendorf | 5810R | |
Hank’s balanced salt solution | Gibco | C14175500CP | |
Collagenase P | Roche | COLLP-RO | |
Histopaque 1077 | Sigma | 10771 | |
RPMI 1640 | Gibco | 11879-20 | |
FBS | Gibco | 16000-044 | |
D-glucose | Gibco | A24940-01 | |
Glucose meter | Roche | ACCU-CHEK | |
Penicillin-streptomycin | Gibco | 15140-122 | |
Streptozotocin | Sigma | V900890 | VetecTM |
Chloral hydrate | J&K | C0073 | |
Sodium citrate | Sigma | 71497 | |
Citric acid | Sigma | C2404 | |
Iodophors | Ningbo Medical | ||
C57BL/6J, 10-12 weeks old | VitalRiver | Beijing, China | |
Decellularized scaffold | Guanhao Biotec | 131102 | Guangzhou, China |
Запросить разрешение на использование текста или рисунков этого JoVE статьи
Запросить разрешениеThis article has been published
Video Coming Soon
Авторские права © 2025 MyJoVE Corporation. Все права защищены