Προσαρμοστικές αλλαγές μεταμοσχευμένων ανθρώπινων παγκρεατικών νησιδίων σε περιβάλλον παχυσαρκίας:
Creators: name: Γαργάνη, Σοφία Α.
Publisher: name: Aristotle University of Thessaloniki
Year: 2013
Subjects: Μεταμόσχευση
Ανθρώπινα παγκρεατικά νησίδια
β παγκρεατικά κύτταρα
Παχυσαρκία
Transplantation
Human pancreatic islets
beta pancreatic cells
Obesity

description: Introduction: Under normal healthy conditions, organisms maintain a dynamic endocrine cell mass throughout life. Pancreatic beta cell mass are able to maintain plasma glucose levels increasing insulin secretion in conditions as obesity. Beta cell inability to compensate in insulin demand provokes hyperglycemia and Type 2 Diabetes. Clinically, most obese individuals do not develop diabetes because islets compensate for insulin resistance. Direct evidence that human islet mass adapts longitudinally to obesity in vivo was lacking and, moreover, little information was available on the mechanisms and cell type(s) involved. Current evidence for increased beta cell mass in obese humans (vs lean) is based entirely on postmortem histology. ,Aim: In this thesis, firstly, we explored the longitudinal adaptation of human islets to an obesogenic environment and showed direct evidence that non-diabetic human islets adapt both endocrine and beta cell mass, function and gene expression to obesity in vivo. Secondly, we investigated the mechanisms of human islet regeneration and we performed lineage tracing to determine which cell type alpha or beta give rise to the increase islet mass in obesity. Thirty, in this diet induced obesity model we developed, we looked at the differential gene expression with Affymetrix gene chips in a kinetic study on human islets which were laser capture microdissected at 6, 8 and 10 weeks on control or high fat diet. Methods: Archived human pancreatic sections were immunostained for endocrine, beta, alpha, fat. In the obese/immunodeficient mouse model, non-diabetic Rag2–/– mice were transplanted under kidney capsule with human islets from human brain-deceased donors (non-diabetics donors and donors with overt metabolic dysfunction). Animals were fed for 12 weeks with a control or high-fat diet (HFD), and followed for weight, serum triacylglycerol, fasting blood glucose and human C-peptide. After the mice were killed, human grafts and the endogenous pancreas were analyzed for endocrine volume, distribution of beta and alpha cells, and mechanisms of regeneration. Results: In the longitudinal study, concomitant with the increased weight gain, doubling of abdominal fat, increased serum triacylglycerol and reduced insulin sensitivity in 12 week HFD animals we reported that human islet grafts showed functional compensation, measured as a more than doubling of fasting human C-peptide in mouse serum, and histological adaptation of islet endocrine mass including increased beta cells. Further analysis of the human grafts revealed proliferation and neogenesis as the responsible mechanisms for the doubling of the human endocrine mass.
description: Εισαγωγή: Υπό φυσιολογικές συνθήκες, οι οργανισμοί διατηρούν μια δυναμική παγκρεατική ενδοκρινική μάζα. Τα β παγκρεατικά κύτταρα είναι υπεύθυνα για την διατήρηση των επιπέδων γλυκόζης στο αίμα αυξάνοντας την έκκριση της ινσουλίνης σε συνθήκες όπως στην παχυσαρκία. Ανικανότητα των β κυττάρων να απαντούν στη ζήτηση για ινσουλίνη προκαλεί υπεργλυκαιμία και Διαβήτη Τύπου 2. Στις περισσότερες, κλινικές περιπτώσεις τα παχύσαρκα άτομα δεν αναπτύσσουν διαβήτη καθώς τα νησίδια του Langerhans απαντούν στην αντίσταση στην ινσουλίνη. Άμεσα δεδομένα για την προσαρμογή της ανθρώπινης παγκρεατικής μάζας μακροπρόθεσμα στην παχυσαρκία in vivo είναι ανεπαρκή και επίσης, πολύ λίγη είναι πληροφορία για τους μηχανισμούς που συμμετέχουν σε αυτή την προσαρμογή. Τέλος, στοιχεία για την αύξηση της μάζας των ανθρώπινων β κυττάρων στην παχυσαρκία προέρχονται από ιστολογικές μελέτες ατόμων που απεβίωσαν. Υλικά και Μέθοδοι: Πρώτον, ιστολογικές τομές από ανθρώπινα παγκρέατα αναλύθηκαν για την ενδοκρινική μάζα, την μάζα των α και β κυττάρων και τα επίπεδα λίπους. Δεύτερον, ανθρώπινα παγκρεατικά νησίδια από μη διαβητικούς και διαβητικούς δότες οργάνων μεταμοσχεύτηκαν στην νεφρική κάψουλα ανοσοανεπαρκών ποντίκων Rag2–/– mice. Τα πειραματόζωα τρέφονταν για 12 εβδομάδες με τροφή χαμηλή ή υψηλή σε λιπαρά. Στην διάρκεια των 12 εβδομάδων, καταγράφηκε το βάρος των ποντικών, τα επίπεδα τριγλυκεριδίων, γλυκόζης και c πεπτιδίου. Μετά τις θυσίες των πειραματόζωων, το ενδογενές πάγκρεας και το μόσχευμα αναλύθηκαν για την ενδοκρινική μάζα, την αναλογία α και β κυττάρων και τους μηχανισμούς αναγέννησης. Αποτελέσματα : Στην in vivo μελέτη, παρατηρήθηκε αύξηση του βάρους των ποντικών, διπλασιασμός των επιπέδων λίπους και τριγλυκεριδίων και αύξηση της αντίστασης σε ινσουλίνη την 12η εβδομάδα, στα ποντίκια που τρέφονταν με τροφή υψηλής περιεκτικότητας σε λιπαρά. Στα ίδια πειραματόζωα, η μακροπρόθεσμη προσαρμογή των ανθρώπινων νησιδίων του Langerhans σε περιβάλλον παχυσαρκίας εξερευνήθηκε. Αρχικά, στοιχεία για την προσαρμογή, την λειτουργία και την έκφραση των γονιδίων της ενδοκρινής μάζας in vivo στην παχυσαρκία ανακαλύφθηκαν. Ανάλυση των ανθρώπινων μοσχευμάτων έδειξε λειτουργική προσαρμογή με αύξηση της έκκρισης του c-πεπτιδίου στο ορό του αίματος, διπλασιασμό της ανθρώπινης ενδοκρινικής μάζας και αύξηση της μάζας των β κυττάρων. Έπειτα, ερευνήθηκαν οι μηχανισμοί αναγέννησης της ενδοκρινικής μάζας και τεχνικές lineage tracing εφαρμόστηκαν για να προσδιορίσουν το τύπο των κυττάρων που συμμετέχουν στην αύξηση της μάζα στην παχυσαρκία. Ανάλυση των μηχανισμών αναγέννησης, αποκάλυψε τον πολλαπλασιασμό, την νεογέννηση και την αποδιαφοροποίηση ως πιθανούς μηχανισμούς αύξησης της ενδοκρινικής μάζας. Τέλος, αλλαγές στην έκφραση των γονιδίων που συμμετέχουν στο κυτταρικό κύκλο και στο στρες του ενδοπλασματικού δικτύου με τη χρήση μικροσυστοιχιών προσδιορίστηκε για την 6η, 8η και 10η εβδομάδα παχυσαρκίας. Συζήτηση: Το συγκεκριμένο πρωτότυπο μοντέλο, μας επιτρέπει για πρώτη φορά, την μακροπρόθεσμη μελέτη της προσαρμογής των ανθρώπινων παγκρεατικών νησιδίων σε περιβάλλον παχυσαρκίας in vivo. Μπορεί να χρησιμοποιηθεί για την διερεύνηση μονοπατιών που συμμετέχουν στην αύξηση της μάζας των ανθρώπινων β παγκρεατικών κυττάρων και στην ταυτοποίηση προδιαθεσικών παραγόντων για την δυσπροσαρμοστικότητα των παγκρεατικών νησιδίων του Langerhans.