跳到主页内容
美国国旗

美国政府的官方网站

Dot政府

gov意味着它是官方的。
联邦政府网站通常以.gov或.mil结尾。之前分享敏感信息，确保你在联邦政府政府网站。

Https公司

网站是安全的。
这个https（https）：//确保您连接到官方网站，并且您提供的任何信息都是加密的并安全传输。

访问密钥 NCBI主页 MyNCBI主页 主要内容 主导航
.2015年6月19日；10（6）：e0130169。
doi:10.1371/journal.pone.0130169。 2015年电子收集。

功能化蜘蛛丝基质培养促进胰岛存活和移植

乌里卡·约翰逊 1, 马西米利亚诺·里亚 2, 卡琳·奥瓦尔 2, 南希·德基·沙拉利 三, 谢尔盖·五·扎伊采夫 2, 佩罗夫·贝格伦 2, 我的赫德玛 4
附属公司

功能化蜘蛛丝基质培养促进胰岛存活和移植

乌里卡·约翰逊等。 公共科学图书馆一号. .

摘要

胰岛移植是治疗糖尿病的一种方法，但由于活胰岛的可用性低，这一方法受到了阻碍。胰岛隔离导致内分泌细胞周围环境的破坏，最终导致细胞死亡。这种环境的重建至关重要，因此我们在此研究了在分离后使用重组蜘蛛丝在体外支持胰岛的可能性。蜘蛛丝蛋白4RepCT被配制成三种不同的形式；2D薄膜、纤维网和3D-foam，以提供基质，在体外为胰岛提供物理支持。此外，层粘连蛋白的细胞结合基序被纳入丝蛋白中，以创建模拟自然细胞环境的基质。在丝基质上进行体外维护后，彻底分析小鼠胰岛的粘附、坏死和功能。为了研究其移植的适用性，我们使用了一个允许植入体内成像的眼睛模型。有趣的是，体外培养期间保存在泡沫丝上的胰岛显示出更好的血运重建。这与在蚕丝泡沫上进行体外培养后发现保存的胰岛结构和内皮细胞相吻合。对选定的基质进行进一步评估，以长期保存人类胰岛。含有细胞结合基序RGD的基质提高了人类胰岛的维持率（从36%提高到79%），胰岛的结构和功能在体外保存了3个月以上。胰岛建立了细胞与基质的接触，并沿着丝形成了血管状结构。此外，RGD基质促进了新的胰岛素阳性胰岛样簇的形成，这些簇通过内皮细胞与原始胰岛连接。在含有年轻供体胰岛（<35岁）的蚕丝基质上，培养1个月后发现的新形成的胰岛样簇数量几乎是最初添加的胰岛数量的两倍。

PubMed免责声明

利益冲突声明

竞争利益：作者阅读了该杂志的政策，本手稿的作者有以下竞争利益：MH持有Spiber Technologies AB的股份，该公司旨在将重组蜘蛛丝商业化。POB是生物技术公司Biocrine AB的创始人，也是该公司董事会成员。SZ是Biocrine AB的顾问。POB和MH是Betamatrix的董事会成员，Betamatris是Spiber Technologies AB和Biocrine-AB共同拥有的公司。没有专利、正在开发的产品或已上市的产品需要申报。这并不会改变作者对所有PLOS ONE数据和材料共享政策的遵守，如作者指南中在线详述的那样。

数字

图1
图1。小鼠胰岛粘附在丝基质上，偏好RGD泡沫。
（A）各种格式的照片；纤维（左）、泡沫（中）、薄膜（右）和显微照片以及粘附的胰岛（下面板，星号）。比例尺=50μm。（B）不同时间点（天）后的胰岛依从性。与对照组相比，胰岛更好地粘附在泡沫、纤维和薄膜上（n=16,一式两份, ***p<0.001).（C）所用蜘蛛丝蛋白的示意图说明；野生型4repCT（WT）和具有不同细胞结合基序（RGD、IKVAV和YIGSR）的4repCT结合了4repCT的N末端。将非功能性肽RGE作为RGD的对照。（D）第1-2天（白色条）和第5天（黑色条）的胰岛粘附在具有不同图案的泡沫上(n=6,一式两份). 与对照组相比，胰岛对所有丝绸的粘附性更好（***p≤0.001第2天*p≤0.05第5天的WT和RGE，以及**p≤0.001RGD、IKVAV和YIGSR在第5天）。与WT相比，岛屿对RGD的粘附性更好(***p≤0.001第2天和第5天)和RGE(***p≤0.001第2天和*p≤0.05第5天）。
图2
图2。当粘附在泡沫丝上时，小鼠胰岛保持功能。
2天后粘附胰岛的胰岛素释放（ng/10胰岛*小时）（A）和5天（B）在蚕丝基质（WT、RGD、IKVAV、YIGSR和RGE）上培养，与对照井中的非粘附胰岛进行比较。低葡萄糖浓度（3mM）后释放的胰岛素以白色条显示，刺激葡萄糖浓度（16.7mM）后分泌的胰岛素以黑色条显示。第2天，与对照胰岛相比，RGD和YIGSR上粘附的胰岛在葡萄糖刺激后每个胰岛释放更多的胰岛素(n=6,三倍体*p≤0.05).（C）F的代表图案340/F类380葡萄糖和KCl引起的[Ca变化引起的微量2+]我在WT、RGD或自由漂浮培养1-2天的单鼠胰岛中。（D）11 mM葡萄糖刺激导致比率增加的平均值。（E）每分钟胰岛缓慢（浅灰色）和快速（深灰色）振荡的平均值（Ca）2+]我在高糖刺激后。（F）25 mM KCl刺激导致比率增加的平均值。(>每种情况下有17个胰岛).
图3
图3。对蚕丝基质的粘附导致改善在体外用保存的内皮细胞维持胰岛。
（A）代表(n=5)2周后，对照井（左）、WT泡沫（中）和RGD泡沫（右）的胰岛显微照片。比例尺=50μm。（B）上图：胰岛结构完整的胰岛在对照井中自由漂浮2周或粘附在泡沫丝上的数量百分比（WT、RGD、IKVAV、YIGSR和RGE）。下图：对照井或泡沫中2周后每个胰岛坏死体的平均值。与对照组相比，WT、RGD和IKVAV泡沫上的胰岛显示出较少的坏死体(n=5,一式两份**p≤0.01).（C）代表(n=3)隔离当天（上面板）和培养2周后（下面板）的小鼠胰岛最大强度投影（MIP）显微照片。胰岛素染色显示为绿色，内皮标记物CD31显示为红色。比例尺=50μm。（D）培养2周后保留内皮细胞的胰岛百分比（CD31-阳性染色胰岛）(从3个实验中汇集的数据,总共22个小岛*p≤0.05).
图4
图4。维持在RGD泡沫上的胰岛显示出改善体内血管化生存。
（A）在4周内，眼睛中显示出稳定或正增长的胰岛百分比。（5只小鼠,每只眼睛1–6个胰岛）.（B）移植后4周透射光成像显示血管清晰的对照胰岛（白色条）和RGD泡沫胰岛（黑色条）的百分比。(n=3个单独的移植实验,共12只受体小鼠,每只眼睛1–6个胰岛).（C）代表(n=3)对照胰岛（左）和RGD泡沫胰岛（右）的亮场MIP显微照片体内眼部成像，血管系统可视为灰色区域。比例尺=50μm。（D）通过H/E（左侧面板）和胰岛素（绿色，右侧面板）染色对具有代表性的眼部切片进行形态学研究(n=3)对照胰岛（上图）和RGD泡沫胰岛（下图）。在两种培养条件下的胰岛中都可以看到血管（白色箭头），尽管RGD泡沫胰岛中含有红细胞的血管更常见。对照胰岛有时可见可见细胞死亡区域（白线圆圈）。比例尺=50μm。（E）RGD泡沫（黑条）中的所有（100%）胰岛内都发现了带红细胞的血管，而对照胰岛中只有50%（白条）（平均每只眼睛发现的胰岛%±SEM）。(n=3,每只眼睛5–10个胰岛**p≤0.01).（F）与在RGD泡沫上培养的胰岛相比，对照胰岛中的细胞死亡（浅灰色）和胰岛素阴性细胞（深灰色）的程度更高（每只眼睛发现的每个胰岛的平均值±SEM）。(n=3,每只眼5–10个胰岛*p≤0.05, **p≤0.01).
图5
图5。人胰岛粘附在丝基质上在体外功能3个月。
（A） 培养1至5天后，胰岛依附于具有各种图案的丝基质（WT、RGD、IKVAV、YIGSR和RGE）。与对照组相比，胰岛对所有丝绸的粘附性更好(n=6,三倍体**p≤0.01, ***p≤0.001). 与RGE相比，更多的胰岛粘附在RGD泡沫上(***p≤0.001).（B）泡沫培养5天后粘附的人胰岛的刺激指数与对照组中未粘附的胰岛进行比较。(n=6,一式三份） （C）培养1个月后的胰岛粘附率。对照孔中未观察到粘附的胰岛。与WT和RGE相比，RGD泡沫上的胰岛表现出更好的粘附性(n=4,一式三份***p≤0.001).（D）培养1个月后剩下的胰岛维持了胰岛素释放功能。对照井（非粘附）和粘附泡沫中的胰岛刺激指数均大于2(n=4,一式三份).（E）培养1个月后，刺激所有剩余的胰岛，在一口井内产生胰岛素。与对照胰岛相比，RGD泡沫培养的胰岛显示胰岛素释放增加(n=4,一式三份**p≤0.01).（F）上图：1个月后，对照井或泡沫上胰岛结构完整的胰岛百分比。与对照井中的胰岛相比，在WT和RGD上培养的胰岛得到更好的维护(n=5,三份, *p≤0.05, **p≤0.01). 下图：对照井或泡沫中1-3个月后每个胰岛坏死体的平均值。与对照胰岛相比，粘附在WT和RGD泡沫上的胰岛坏死较少(n=4,三倍体**p≤0.01).（G）对照井（顶部）、含WT泡沫井（中部）和RGD泡沫井（底部）3个月后胰岛的代表性显微照片。比例尺=100μm。
图6
图6。人类胰岛已经很好地建立起来，连接细胞生长遵循丝绸基质的形状。
（A）人类胰岛主要粘附在RGD泡沫（亮场）上，并通过泡沫结构后的细胞突起连接成网络（细胞核呈蓝色）。（B）培养4周后，胰岛保持存活并产生胰岛素（绿色）（细胞核呈蓝色）。（C）在不同基质上培养4–12周的每个人类胰岛发现的普通细胞外生长（黑色）和血管生成芽（白色）数量的平均值。与对照组、WT和RGE相比，粘附在RGD泡沫上的胰岛显示出更多的细胞外生长和芽生(n=4,三份*p≤0.05和**p≤0.01).（D）血管生成发芽示例（白色箭头）。内皮细胞（红色）从一个胰岛素阳性（绿色）胰岛发出并连接到另一个胰岛（细胞核为蓝色）。（E）除了保留的胰岛（星号）外，还发现了一些新形成的胰岛素阳性（绿色）胰岛样簇（箭头），这些簇也由泡沫结构引导的内皮细胞（红色）萌芽连接。左上角：明亮区域中的相同图片（细胞核显示为蓝色）。（F）年轻（白条）和老年（黑条）胰岛供体在4-12周后的胰岛样簇平均值。在RGD泡沫上发现了大多数胰岛样簇。与老年胰岛捐献者相比，年轻捐献者的胰岛显示胰岛样簇数量增加(2名年轻捐赠者,三份胰岛孔和三位老年供体,三联胰岛孔**p≤0.01).比例尺=50μm。
请参阅PMC中的此图像和版权信息

类似文章

查看所有类似文章

引用人

查看所有“被引用”文章

参考文献

    1. Ryan EA、Paty BW、Senior PA、Bigam D、Alfadhli E、Kneteman NM等。临床胰岛移植后的五年随访。糖尿病。2005;54（7）：2060–9。电子出版2005/06/29。doi:2060年7月54日。-公共医学
    1. Shapiro AM、Ricordi C、Hering BJ、Auchincloss H、Lindblad R、Robertson RP等。胰岛移植Edmonton方案的国际试验。《新英格兰医学杂志》2006；355(13):1318–30. 电子出版2006/09/29。doi:355/13/1318[pii]10.1056/NEJMoa061267。-内政部-公共医学
    1. van der Windt DJ、Bottino R、Casu A、Campanile N、Cooper DK。门内移植胰岛快速丢失：病理生理学和预防策略概述。异种移植。2007;14(4):288–97. 电子出版2007/08/03。doi:XEN419[pii]10.1111/j.1399-3089.2007.00419.x。-内政部-公共医学
    1. Eich T，Eriksson O，Lundgren T.正电子发射断层扫描对临床胰岛移植早期植入的可视化。《新英格兰医学杂志》，2007年；356(26):2754–5. 电子出版2007/06/29。doi:356/26/2754[pii]10.1056/NEJMc070201。-内政部-公共医学
    1. Eich T、Eriksson O、Sundin A、Estrada S、Brandhorst D、Brandhorst H等。正电子发射断层成像：一种实时工具，用于量化临床前大动物模型中早期胰岛植入。移植。2007;84(7):893–8. 2007年11月7日电子出版。10.1097/01.tp.000284730.86567.9f 00007890-200710150-00014[pii]。-内政部-公共医学

出版物类型

赠款和资金

这项工作由The Skandia Insurance Company Ltd.资助。MH持有Spiber Technologies AB的股份。POB是Biocrine AB的创始人和董事会成员。POB和MH是Betamatrix的董事会成员。作者还感谢北欧临床胰岛移植网络，该网络通过JDRF 31-2008-416奖（ECIT胰岛基础研究计划）提供人类胰岛。资助者在研究设计、数据收集和分析、决定出版或编写手稿方面没有任何作用。