Saving β-Cells from Demise:Effects of in vitro Conditions and Genetic Engineering of UCP-2

Abstract

Motverking av skade på β-celler: effekt av endra in vitro-forhold og genetisk manipulering av UCP-2 Beta (β)-cellene, som produserer insulin, ligg samla i såkalla Langerhanske (L) øyer i bukspyttkjertelen. Ved diabetes er blodglukosenivået høgare enn normalt fordi β-cellene enten er øydelagde (T1D) eller insulinet fungerer dårlegare og/eller at β-cellene produserer for lite insulin (T2D). Transplantasjon av friske L. øyer kan potensielt kurere T1D, gitt (blant anna) at fleire transplanterte øyer overlever enn pr i dag. Bevaring av godtfungerande β-celler er derfor viktig både ved T2D og for øy-transplantasjon ved T1D. I denne avhandlinga er nokre av dei faktorane som kan stresse b-celler til redusert funksjon og viabilitet blitt undersøkt, da spesielt stressfaktorar med relevans for øy-transplantasjonar.

Mitokondrieproteinet UCP-2 (som finst blant anna i β-celler) har vore omstridt, da det i enkelte studiar er blitt tildelt ei diabetogen rolle, medan andre studiar har motvist dette. I artikkel 1 undersøkte vi to ulike nivå av UCP-2-overuttrykk i β-cellelinja INS-1 og testa for eventuelle påfølgande endringar i mitokondriefunksjonen. Vi fann at sjølv ei firedobling av UCP-2-nivået hadde minimal effekt på mitokondriefunksjonen i β-cella. Dette kan tyde på at UCP-2 si rolle ikkje er veldig viktig for utviklinga av T2D slik enkelte har meint.

Oksygenmangel (hypoksi) er ei av årsakene til at mange β-celler dør rett etter ein transplantasjon. Å betre øyvevet si evne til å motstå hypoksi vil kunne bidra til at fleire β-celler overlever. I artikkel 2 testa vi om L. øyer frå rotte samt INS-1-celler betre kunne motstå hypoksi-indusert skade dersom glukosekonsentrasjonen i dyrkingsmediet vart redusert før ein periode med hypoksi. Vi fann teikn til at både INS-1-celler og rotte-øyer kunne tilpasse seg eit glukoseredusert miljø og at dei overlevde i større grad og fungerte betre etter hypoksiperioden dersom dei hadde fått mindre glukose først.

Etter ein transplantasjon blir øyene også utsatt for destruktive immunreaksjonar frå mottakaren. Innkapsling av øyene i alginat kan gi (delvis) vern mot dette, men utgjer samtidig ei ekstra diffusjonsbarriere for oksygen som skal nå inn til øyvevet. I artikkel 3 undersøkte vi derfor om slik innkapsling ville gjere humant øyvev meir sårbart for hypoksi. Vi fann ikkje at så var tilfelle, men heller ein tendens til at alginatkapselen hadde beskyttande effekt på øyene både ved vanlege oksygenforhold og ved hypoksi. Dette er positive funn for potensiell bruk av alginatkapslar ved øy-transplantasjonar.

Diazoxide hindrar (reversibelt) β-celler i å sekretere insulin og er vist å kunne verne hjarte –og nerveceller mot hypoksi. I artikkel 4 testa vi om diazoxide i dyrkingsmediet til L. øyer før hypoksi kunne motverke hypoksi-indusert skade. Vi fann at diazoxide i vesentleg grad kunne beskytte L.øyer mot hypoksi og at diazoxid fikk L. øyer til å redusere blodglukosenivået meir effektivt ved transplantasjon til diabetiserte rotter (med rotte-øyer) og mus (med humane øyer). Funna støttar opp om slik forbehandling av øyvev som tilnærming for å redusere hypoksi-indusert tap av transplantert øyvev.