Ścisłe utrzymanie euglikemii jest konieczne, aby zapobiec chorobom takim jak neuropatia, nefropatia i retinopatia, które są cechami charakterystycznymi patologii niekontrolowanej cukrzycy typu 1 i 21. Zmniejszona funkcja i masa komórek β zarówno w cukrzycy typu 1, jak i 2 zaburzają stężenie glukozy we krwi2. Podczas gdy cukrzyca typu 1 o podłożu immunologicznym wynika z druzgocącej utraty komórek β produkujących insulinę, upośledzone wydzielanie insuliny przez β komórek i obwodowa sygnalizacja insuliny w cukrzycy typu 2 razem sprzyjają hiperglikemii, dyslipidemii i zwiększonej produkcji glukozy w wątrobie, co ostatecznie prowadzi zarówno do utraty masy komórek β, jak i zdolności wydzielania insuliny z poszczególnych komórek β3. Miejmy nadzieję, że zrozumienie mechanizmów leżących u podstaw β-komórkowych w progresji cukrzycy typu 1 i 2 zaowocuje nowymi terapiami w celu zapobiegania i leczenia tych chorób.
Modele hodowli tkanek in vitro, takie jak unieśmiertelnione linie komórek β INS-1 i MIN6, mogą być użytecznymi narzędziami do zrozumienia specyficznych funkcji komórek β. Jednak interakcje między różnymi typami komórek w obrębie wysepki mogą same regulować funkcję komórek β. Na przykład parakrynny wpływ glukagonu (uwalnianego z komórek α) i somatostatyny (uwalnianej z komórek δ) odpowiednio na zwiększanie i zmniejszanie wydzielania insuliny pokazuje znaczenie bliskości komórek komórkowych w odpowiedzi hormonalnej4. Co więcej, połączenia szczelinowe między komórkami β nasilają uwalnianie insuliny5. Ponadto, chociaż poczyniono postępy w generowaniu linii insulinoma, które lepiej replikowały fizjologiczną odpowiedź izolowanych wysp trzustkowych na glukozę (np. linie komórkowe 832/13 i 832/3 pochodzące z INS-1), ich reakcja na glukozę nadal różni się od normalnych wysepek szczurów6,7. Co więcej, odpowiedź tych klonalnych linii komórkowych insulinoma na agonistów glukagonopodobnego peptydu-1 (GLP-1) może się znacznie różnić od siebie, a także od normalnych wysp trzustkowych6. Dlatego unieśmiertelnione linie komórkowe mogą nie stanowić najlepszego modelu do oznaczania środków wpływających na produkcję cAMP.
W przeciwieństwie do linii komórkowych pochodzących z insulinomy, badanie funkcji komórek β wyłącznie na całych modelach zwierzęcych oferuje własny zestaw komplikacji. Jednym z największych wyzwań w pracy z tkanką endokrynną jest pomiar precyzyjnego stężenia uwalnianego hormonu. W szczególności wątroba odgrywa główną rolę w metabolizowaniu insuliny, a przepływ krwi w trzustce trafia bezpośrednio do wątroby. W związku z tym pomiar insuliny w osoczu może nie przedstawiać dokładnie ilości insuliny wydzielanej przez samą trzustkę lub wpływu różnych metod leczenia na szybkość wydzielania insuliny8. Ponadto nerkowy metabolizm glukagonu może ograniczać wiarygodność produkcji glukagonu z komórek α wysp trzustkowych9. W związku z tym wyizolowanie pierwotnych wysepek trzustkowych myszy do eksperymentów in vitro zapewnia bardziej precyzyjne zrozumienie, w jaki sposób wyspa reaguje na określone bodźce, co uzupełnia pomiary wykonane in vivo.
Obecny protokół izolacji mysich wysepek jest dobrze znanym protokołem używanym przez wiele grup (z niewielkimi modyfikacjami, które mogą pomóc w zwiększeniu sukcesu)10,11. Ponadto określenie produkcji cAMP pozwala na bezpośredni odczyt reakcji inkretynowej komórek β. W połączeniu z pomiarem cAMP, zawartość białka i wydzielanie insuliny można również określić ilościowo z tego samego preparatu próbki cAMP, co pomaga określić, czy defekt funkcji komórek β leży proksymalnie czy dystalnie w stosunku do cAMP10. Ostateczna zawartość cAMP i zastosowanie wydzielania insuliny w tym protokole może być bardzo potężnym narzędziem do zrozumienia wpływu składników farmaceutycznych i dietetycznych, między innymi, na cAMP i wydzielanie insuliny. Oprócz stymulacji samą glukozą, inne związki mogą być używane do pomiaru zmian w cAMP i wydzielaniu insuliny10,11.
Na koniec, chociaż insulina jest głównym hormonem, który badamy z izolowanych wysp trzustkowych, inne hormony, takie jak glukagon i somatostatyna, a także cytokiny, eikozanoidy i cykliczny monofosforan adenozyny, mogą być również mierzone, albo przez test przejściowej stymulacji, albo przez ilościowe określenie ich poziomów w pożywce hodowlanej12. Wreszcie, chociaż wykracza to poza zakres tego manuskryptu, izolacja wysp trzustkowych za pomocą opisanej metody izolacji kolagenazy pozwala na zachowanie wysp trzustkowych, dzięki czemu można realizować wiele innych dalszych zastosowań, takich jak przeszczep wysp trzustkowych, izolacja RNA do ilościowych analiz PCR w czasie rzeczywistym lub mikromacierzy, izolacja białek do Western blot, osadzanie wysp trzustkowych i obrazowanie immunofluorescencyjne oraz inkorporacja [3H]-tymidyny jako miara replikacji komórek wysp trzustkowych, niektóre z nich zostały opisane w poprzednich artykułachJoVE 13-16. Ogólnie rzecz biorąc, przestrzeganie procedury izolacji wysp trzustkowych opisanej w protokole może dostarczyć badaczowi ważnych i użytecznych informacji do opracowywania terapii i promowania odkrywania leków mających na celu poprawę funkcji komórek β.