Summary
المعروض من الجزر من النوع 2 السكري للبحوث غير كافية. هنا نحن لدينا حصة بروتوكول لعزل الجزر من المرضى الذين يخضعون لاستئصال البنكرياس جزئيا. هذا النهج يمثل فرصة فريدة للحصول على الجزر من السكري من النوع 2 وغير المتطابقة سريريا السكري الموضوعات بأعداد كافية للدراسات الأساسية والسريرية.
Abstract
وقد أعاق التحقيقات في إمراض السكري من النوع 2 والجزر من خلل انجرهانز 1 من محدودية الجزر السكري نوع 2 من 2 المتبرعين بالأعضاء. هنا نحن لدينا حصة بروتوكول لعزل الجزر من نسيج البنكرياس الإنسان الحصول عليها من مرضى السكري من النوع 2 السكري وغير المرضى الذين خضعوا لاستئصال البنكرياس جزئيا بسبب أمراض مختلفة البنكرياس (أورام حميدة أو خبيثة البنكرياس ، التهاب البنكرياس المزمن ، والقناة الصفراوية المشتركة أو الأورام الاثني عشر) . أعطى جميع المرضى المشاركين موافقتهم على هذه الدراسة ، التي لديها أيضا تمت الموافقة من قبل لجنة الأخلاق المحلية. على الفور تم تسليم العينات الجراحية إلى الطبيب الشرعي الذي اختار ناعمة وصحية أنسجة البنكرياس تظهر للعزلة الجزيرة ، الإبقاء على الأنسجة التالفة لأغراض التشخيص. كنا قد وجدنا أن لعزل أكثر من 1000 جزيرة ، لتبدأ على الأقل 2 غرام من نسيج البنكرياس. من الضروري أيضا أن بروتوكول جهدنا ليتمدد بشكل ملحوظ عند حقن الأنسجة وسائل الإعلام التي تحتوي على انزيم واللحم المفروم لاحقا للمساعدة على الهضم من خلال زيادة مساحة السطح.
لتوسيع نطاق تطبيق بروتوكول لتشمل حالة عرضية فيه كمية كبيرة (> 15G) من نسيج البنكرياس البشرية المتاحة ، واستخدمنا غرفة Ricordi (50 مل) لهضم الأنسجة. خلال عملية الهضم ، ونحن هزت يدويا غرفة Ricordi 3 في شدة أن تتفاوت من العينة وفقا لمستواها من تليف الأنسجة. واستخدمت بعد ذلك التدرج Ficoll discontinous لفصل الأنسجة من الجزر عنيبية. لاحظنا أن بيليه الأنسجة يجب أن تكون صغيرة بما يكفي لتكون معلق في وسط متجانس Ficoll مع كثافة 1.125 غرام / مليلتر. بعد عزلة ، ونحن المثقفين الجزر في ظل ظروف خالية من الإجهاد (لم تهتز أو التناوب) مع 5 ٪ CO 2 عند 37 درجة مئوية لمدة 48 ساعة على الأقل من أجل تسهيل تعافيهم وظيفية. ويمكن تطبيق البروتوكول على نطاق واسع لدينا وتحسينها في المستقبل تمكين الحصاد في الوقت المناسب لكميات كبيرة من الجزر البشرية من مرض السكري والمتطابقة سريريا الموضوعات غير مصاب بالسكري ، والمضي قدما إلى حد كبير البحوث داء السكري من النوع 2.
Protocol
1. نسيج البنكرياس جمع في غرفة العمليات
- الجراح بإجراء استئصال جزئي للبنكرياس.
- بعد وضع العينة في البنكرياس مربع على الجليد ، وتسليمها على الفور إلى الطبيب الشرعي.
2. اختيار الأنسجة لجزيرة العزلة
- يختار الطبيب الشرعي الذي يظهر نسيج ناعم وصحي ، والإبقاء على الأنسجة التالفة لأغراض التشخيص. يتم استبعاد الأنسجة تليفي وتقديم العينات أقل من 2 غرام من الأنسجة يمكن استخدامها من عزلة الجزيرة.
- تزج في نسيج البنكرياس الحل كولينز وتسليم اليورو على الجليد إلى المختبر.
3. عزلة الجزر الإنسان
- وزن النسيج البنكرياس ، ثم ضع عليه في صحن 10 سم.
- وضع 150 مل RPMI وسائل الاعلام في قارورة 500 مل.
- في قارورة 250 مل ، وإعداد الحل الانزيم الهضمي من خلال الجمع بين 130 مل مع وسائل الاعلام RPMI الدناز ملغ / 100 مل و 20 مل من RI Liberase 5mg/ml. تعادل 10 مل من هذا المحلول إلى حقنة لحقن الأنسجة البنكرياس.
- حقن محلول الإنزيم الهضمي في أنسجة البنكرياس ، وتهدف إلى أن يتمدد متجانس. إذا تم ذلك عن طريق منع تليف ، سوف تفشل عملية الهضم احتمالا. المقبل ، في نسيج اللحم المفروم 4 ملم ~ 3 قطع على الجليد.
4. الإنسان الدائرة البنكرياس الهضم
- تجميع الدوائر الهضم كما هو مبين في الشكل 1. اتجاه تدفق في الغرفة Ricordi في أسفل والخروج في الجزء العلوي من القاعة.
- إضافة الانزيم الهضمي المتبقية حل للقارورة 500 مل تصل إلى إجمالي حجم 300 مل وإدراج مقياس الحرارة.
- نقل أنسجة البنكرياس في الغرفة ، تضاف شبكة (قطر المسام : 600 ميكرون) وثلاثة من الرخام نتريد السيليكون (القطر : 15 ملم) ، على مقربة من القاعة وبدء ضخ مع تدفق وضعت في 140 مل / دقيقة.
- عند درجة حرارة تصل إلى الدائرة 37 درجة مئوية ، وبدء التوقيت واتخاذ عينات دورية لتحديد متى توقف عملية الهضم. تلطيخ مع dithizone (2 ملغ / مل) تسمح برؤية مجهرية من الجزر داخل النسيج هضمها 4.
- مرة واحدة يتم فصل الجزر من الأنسجة المحيطة عنيبية ، سرعان ما توقف عملية الهضم عن طريق وضع ملف التسخين على الجليد ، وإضافة 200 مل من وسائل الإعلام يغسل الباردة (900 مل RPMI 1640 مع الجلوكوز ملي 5.5 و FBS 10 ٪) إلى الحلبة.
- جمع الحل جزيرة في أنابيب مخروطية 250 مل لأنه يخرج من أنبوب العينة. تستمر حتى حلبة فارغة.
الشكل 1. عملية الهضم والبنكرياس الإنسان الدائرة هضم البنكرياس الإنسان الدائرة تضم غرفة تحتوي على شبكة Ricordi (قطر المسام : 600 ميكرون) ، وثلاث قطع الرخام نيتريد السيليكون (القطر : 15 ملم). والدافع تدفق من غرفة إلى الأنسجة قارورة جمع بواسطة مضخة تمعجية (140 مل / دقيقة). الأسهم تشير إلى اتجاه التدفق. المحافظة على درجة الحرارة المثلى لعملية الهضم الأنزيمي بغمر ملف التسخين في حمام ماء C ° 37.
5. الغسيل بعد الهضم
- أجهزة الطرد المركزي ال 250 مل تحتوي على أنابيب مخروطية الحل جزيرة في 1000 دورة في الدقيقة ، 4 درجات مئوية لمدة 5 دقائق.
- تجاهل طاف ، resuspend الكرية الجزيرة في وسائل الإعلام يغسل (900 مل RPMI 1640 مع الجلوكوز ملي 5.5 و FBS 10 ٪) وتوزيعه في أجزاء متساوية للأنابيب مخروطية 50 مل. (اختياري : توزيع في أنابيب مخروطية إضافية لتحسين الغسيل) جهاز طرد مركزي في 1000 دورة في الدقيقة ، 4 درجات مئوية لمدة 5 دقائق.
- تجاهل طاف وتخفيف بلطف الكريات التي تهز اليدوي.
6. تنقية على التدرج Ficoll
- Resuspend الكرية مع وسائل الاعلام Ficoll في كثافة 1.125 غ / مل ، ودرجة الحموضة 7.4 و تراكب ببطء aliquots 10 مل من وسائل الاعلام Ficoll مع كثافة 1.060 ، 1.080 و 1.037 غرام / مليلتر.
- الطرد المركزي التدرجات Ficoll في 2400 دورة في الدقيقة ، 4 درجات مئوية لمدة 20 دقيقة.
7. جزيرة جمع والثقافة
- بعد الطرد المركزي ، يمكن التمييز بين مكونات النسيج مختلفة عن طريق التقسيم في التدرج.
- تجاهل الطبقة العليا التي تتألف من النسيج الضام والدهون.
- الحصاد بعناية الطبقة الأولى من المجاميع جزيرة في الطور البيني غ / مل 1،037-1،060. هذه الطبقة تحتوي على معظم الجزر المعزولة نقية. جمع الكسور بشكل منفصل عن العزلة الفعالة.
- جمع الثانية ، كسر أقل نقية من المجاميع جزيرة في الطور البيني غ / مل 1،060-1،080.
- تمييع التدرج Ficoll بإضافة وسائل الإعلام يغسل (900 مل RPMI 1640 مع الجلوكوز ملي 5.5 و FBS 10 ٪) لكل أنبوب مخروطي يصل إلى وحدة تخزين ما مجموعه 50 مل. الطرد المركزي في 1000 دورة في الدقيقة ، 4 درجة مئوية لمدة 5 دقائق.
- تجاهل طاف عن طريق الشفط. استخدام الرعاية مثل بيليه قد يكون راجعا إلى فضفاضة التدرج Ficoll.
- غسل واي الكرياتال يغسل وسائل الإعلام (900ml RPMI 1640 مع الجلوكوز ملي 5.5 و FBS 10 ٪) ، وأجهزة الطرد المركزي في 1000 دورة في الدقيقة ، 4 درجات مئوية لمدة 5 دقائق. تكرار استخدام وسائط الثقافة الجزيرة
- Resuspend الجزر في وسائل الإعلام والثقافة ، ووضعها في الحاضنة مع ثاني أكسيد الكربون بنسبة 5 ٪ 2 في 37 ل24-48 ساعة قبل مواصلة تجهيز درجة مئوية.
Representative Results
أسفرت بروتوكول لدينا في المتوسط من الجزر 500 ~ لكل غرام من النسيج البنكرياس ، على الرغم من تفاوت كبير بين هذه الاستعدادات إلى حد كبير بسبب الاختلافات في والنشاط كولاجيناز التليف. حققنا> جزيرة نقاء 90 ٪ بحلول الأول مع تلوين Dithizone أثناء معالجة الأنسجة ، ثم انتقاء منها بعد 24 ساعة من العزلة. لتحديد نوعية الجزر منقى ، نحن اختبار لمدة 25 ملي الجلوكوز حفز افراز الانسولين في ظل ظروف ثابتة لمدة 2 ساعة. تم العثور على افراز الانسولين يمكن أن تقارن من الجزر التي تم الحصول عليها من العزلة جزيرة ECIT ومراكز الزرع. لأنه ليس المقصود من الجزر المعزولة بنكرياسات مستأصل البنكرياس جزئيا عن زرع جزيرة ، وتقييم مجموع IEQ لا يعتبر عاملا حاسما.
الأهم من ذلك ، تمكين لدينا وسيلة لنا لعزل الجزر للدراسات الفنية من المرضى 25 مستأصل البنكرياس الجزئي بين عامي 2005 و 5 عام 2008. وقد تم تحليل هذه الجزر لالجلوكوز حفز افراز الانسولين ومحددة بروتين تعبير بواسطة النشاف الغربية والمناعية. ويمكن أيضا الجزر المعزولة من بنكرياسات pancreatecomized جزئيا استخدامها للمقارنة بين الجينات والبروتينات ملامح التعبير ، والمظهر التركيبية الوظيفية والاستجابات من الجزر غير المصابين بالبول السكري ومرض السكري. لأن هناك المزيد من المرضى الذين يخضعون لاستئصال البنكرياس جزئيا من هناك المتبرعين ، ويمكن لدينا بروتوكول يسمح جمع عينات كافية والبيانات للتحليل الإحصائي قوية.
Discussion
باستخدام بروتوكول لدينا ، ويمكن الإنسان من الجزر المعزولة أنسجة البنكرياس التي جمعت من استئصال البنكرياس الجزئي. نجاح هذا البروتوكول يعتمد على الرعاية التي اتخذت خلال نقطة حرجة قليلة. للحفاظ على سلامة خلايا بيتا ، فمن الضروري أن يتم نقل العينات بسرعة على الجليد إلى المختبر. بالإضافة إلى ذلك ، يجب أن يكون الأمثل مدة الهضم الأنسجة تجريبيا وفقا لدرجة تليف الأنسجة والنشاط الأنزيمي من وسائل الإعلام. هذا ينطبق أيضا على درجة من القوة الميكانيكية المطبقة يدويا إلى غرفة Ricordi. وبالتالي الحصول على محصول جيد جزيرة ، يتم تنفيذ بروتوكول أفضل من قبل عالم مخصصة أو مساعد تقني. الفشل الأولي هو القاعدة ما لم يتم بالفعل فريق من ذوي الخبرة في عزلة الجزيرة.
هناك اختلافات رئيسية بين جزيرة لدينا بروتوكول العزلة والعزلة مستوى جزيرة البشرية الأسلوب : 1) على الرغم من أننا استخدام أنسجة البنكرياس تعرض لعدة ساعات من نقص التروية أثناء إجراء الجراحة ، ويتم معالجتها على الفور في الموقع. هذا هو على النقيض من بنكرياسات explanted من الدماغ ميت المانحين لالبنكرياس / جزيرة الزرع الدماغية التي تبقى لعدة ساعات خلال تخصيص وتسليمها للمنشأة جزيرة العزلة. 2) نحن كولاجيناز حقن مباشرة في أنسجة البنكرياس ، في حين أن البروتوكول هو معيار لضخه في القناة البنكرياسية. 3) ونحن منفصلة الجزر باستخدام التدرج Ficoll متقطع بدلا من جمع الجزر من الانحدار المستمر Ficoll باستخدام معالج الخلية كوبي.
في الحالات التي تكون فيها عينة جراحية نادرة جدا أو تليفي لعزل عدد كاف من الجزر ، لا يزال الأنسجة التي يمكن استرجاع microdissection التقاط الليزر (LCM) 10. هذا يسمح استرداد البيانات من عينة التعبير الجيني تقريبا ، حتى إذا فشل أو العزلة جزيرة العائد منخفض جدا. للأسف ، LCM لا تنتج الخلايا الحية للدراسات الفنية وقيمتها غير كافية عادة لتحليل البروتين. وبالتالي ، قد تستخدم LCM بالتوازي مع شركائنا كولاجيناز بروتوكول الهضم لاسترداد الجزر تكون الطريقة الأكثر فعالية لمعالجة العينات الجراحية.
عند جمع الأنسجة لعزلة الجزيرة من pancreatectomies جزئية ، من المهم أن تدرس بعناية التاريخ المريض السريرية والأيض الدولة. وقد يتأثر المريض مستأصل البنكرياس جزئيا حسب نوع 3C السكري ، أي مرض السكري الثانوي إلى اضطراب البنكرياس مما يؤدي إلى عملية جراحية 6. وكان من بين المرضى الذين خضعوا ل43 المشاركة في هذه الجراحة ادارتنا في عام 2010 ، 32 منهم كانوا غير مصابين بالبول السكري ، تتأثر 5 من مرض السكري من النوع 2 و 6 من النوع 3C السكري. هذه البيانات تتفق مع دراسات سابقة تشير إلى اختلال عملية التمثيل الغذائي ومرض السكري الجلوكوز في جزء كبير من المرضى الذين يعانون من سرطان البنكرياس أو التهاب البنكرياس المزمن 6. اعتبرنا أن مرض السكري المنشأ الأساسي إذا تم تشخيص ما لا يقل عن عام واحد قبل ظهور الأعراض التي تؤدي إلى جراحة البنكرياس 7. وينبغي أيضا على مستويات الأجسام المضادة ضد autoantigens جزيرة تقاس لتقييم الأصل الذاتية المحتملة للمرض السكري 8. لأن المريض يمكن أن يمر استئصال البنكرياس يعانون من مرض السكري دون تشخيص أو أن يكون الجلوكوز التعصب ، ينبغي إعطاء جميع المرضى غير المصابين بالبول السكري an تحمل الغلوكوز الفموي اختبار مسبق لاستئصال البنكرياس 9.
Disclosures
الإعلان عن أي تضارب في المصالح.
Acknowledgments
نريد ان نشكر العديد من زملائنا الذين قدموا المساعدة والمشورة والمدخلات الحاسمة في مختلف مراحل المشروع. وأيد الإنتاج من هذه المادة الفيديو مع أموال من وزارة البيئة الألمانية للتعليم والبحوث (BMBF) إلى المركز الألماني لأبحاث السكري (DZD ، http://www.dzd-ev.de ) ، IMIDIA ( http://www . imidia.org ) ومستشفى جامعة كارل غوستاف كاروس في جامعة دريسدن التقنية. تلقى البحوث المؤدية إلى هذه النتائج على تمويل من برنامج الاتحاد الأوروبي الإطاري السابع (FP7/2007-2013) للمبادرة مبتكرة في إطار منحة الطب الاتفاق رقم 115005.
References
- Kahn, S. E., Zraika, S., Utzschneider, K. M., Hull, R. L. The beta cell lesion in type 2 diabetes: there has to be a primary functional abnormality. Diabetologia. 52, 1003-1012 (2009).
- Deng, S., Vatamaniuk, M., Huang, X., Doliba, N., Lian, M. M., Frank, A., Velidedeoglu, E., Desai, N. M., Koeberlein, B., Wolf, B., Barker, C. F., Naji, A., Matschinsky, F. M., Markmann, J. F. Structural and functional abnormalities in the islets isolated from type 2 diabetic subjects. Diabetes. 53, 624-632 (2004).
- Ricordi, C., Lacy, P. E., Finke, E. H., Olack, B. J., Scharp, D. W. Automated method for isolation of human pancreatic islets. Diabetes. 37, 413-420 (1988).
- Latif, Z. A., Noel, J., Alejandro, R. A simple method of staining fresh and cultured islets. Transplantation. 45, 827-830 (1988).
- Ehehalt, F., Knoch, K., Erdmann, K., Krautz, C., Jäger, M., Steffen, A., Wegbrod, C., Meisterfeld, R., Kersting, S., Bergert, H., Kuhlisch, E., Bornstein, S., Bonifacio, E., Saeger, H. D., Solimena, M. Impaired insulin turnover in islets from type 2 diabetic patients. Islets. 2, 30-36 (2010).
- Hardt, P. D., Brendel, M. D., Kloer, H. U., Bretzel, R. G. Is pancreatic diabetes (type 3c diabetes) underdiagnosed and misdiagnosed? Diabetes Care. 31, Suppl 2. S165-S169 (2008).
- Meisterfeld, R., Ehehalt, F., Saeger, H. D., Solimena, M. Pancreatic disorders and diabetes mellitus. Exp Clin Endocrinol Diabetes. 116, Suppl 1. S7-S12 (2008).
- Verge, C. F., Gianani, R., Kawasaki, E., Yu, L., Pietropaolo, M., Jackson, R. A., Chase, H. P., Eisenbarth, G. S. Prediction of type I diabetes in first-degree relatives using a combination of insulin, GAD, and ICA512bdc/IA-2 autoantibodies. Diabetes. 45, 926-933 (1996).
- Alberti, K. G., Zimmet, P. Z. Definition, diagnosis and classification of diabetes mellitus and its complications. Part 1: diagnosis and classification of diabetes mellitus provisional report of a WHO consultation. Diabet Med. 15, 539-553 (1998).
- Marselli, L., Thorne, J., Ahn, Y. B., Omer, A. Gene Expression of Purified {beta}-Cell Tissue Obtained from Human Pancreas with Laser Capture Microdissection. Journal of Clin. Endocrinol. Metab. 93, 1046-1053 (2008).
