Optimierung des frühen Überlebens transplantierter Langerhans'scher Inseln des Menschen und der Ratte durch Variation der Inselkulturbedingungen vor Transplantation

Abstract

In der vorliegenden Arbeit wurde untersucht, ob sich ein Einfluß unterschiedlicher Kulturbedingungen (37°C und 22°C) und Kulturmedien (TCM199 + 5% FCS und CMRL1066) auf das frühe Transplantatüberleben humaner Inseln und Nagetierinseln vor einer immunologischen Abstoßung in unterschiedlichen Modellen erzielen läßt. Des Weiteren wurde der Frage nachgegangen, ob eine unterschiedliche Empfindlichkeit gegenüber Streßnoxen existiert. 1. Vergleich von frisch isolierten und ein Tag kultivierten Inseln im allogenen, diabetischen Tiermodell der Ratte Es zeigte sich in vivo eine eindeutige Überlegenheit (p<0.05) der ein Tag in TCM199 + 5% FCS kultivierten Inseln, da nach Transplantation alle Tiere normoglykämisch wurden (n = 5). Im Gegensatz dazu erlangte nur ein Tier der mit frisch isolierten Inseln transplantierten Gruppe eine Normoglykämie (n = 13). Dieses Resultat wurde durch in vitro Versuche unterstützt, die gezeigt haben, daß frisch isolierte Inseln eine eindeutig höhere Empfindlichkeit gegenüber Noxen wie Stickstoffmonoxid und Superoxid (p<0.001) haben, gemessen an der Kernnekroserate der Inseln. 2. Vergleich von 22°C gegen 37°C in TCM199 + 5% FCS kultivierten Inseln im konkordant xenogenen Tiermodell mit Transplantation von Ratteninseln in diabetische C57Bl/6J Mäuse Es wurden Versuche mit unterschiedlichen Inselmengen (200, 100, 50) durchgeführt. Für die Transplantation von 200 Inseln zeigte sich kein eindeutiger Unterschied bezüglich dem Erreichen der Normoglykämie. 100 bei 37°C kultivierte und transplantierte Inseln senken den Blutzucker auf leicht hyperglykämische Werte bevor sie an Tag 13 abgestoßen werden. Dagegen erreichen die 22°C Inseln eine anhaltende Normoglykämie. Die Transplantation von 50 Inseln erzielte keinen normoglykämischen Effekt. In der Bestimmung des Insulingehaltes im Transplantat-tragenden Organ an Tag 3 nach Transplantation lag der Gehalt der bei 37°C kultivierten Inseln ca. 1.5 fach über dem der bei 22°C kultivierten Inseln. Dies und der bekannte höhere Stoffwechsel der 37°C Insel, können für das schnellere Absinken des Blutzuckers bei Transplantation von 37°C Inseln gegenüber 22°C Inseln als Ursache angesehen werden. Somit erscheint auch im konkordant xenogenen Modell die Kultur in TCM199 + 5% FCS bei 37°C für einen Transplantationserfolg für den Zeitraum direkt nach Transplantation und die Kultur bei 22°C für eine langfristige Normoglykämie sinnvoll zu sein. Dies wurde schon für das allogene Rattenmodell beschrieben (JAHR et al., 2002) und sollte auf eine Kombination beider Kulturbedingungen ausgedehnt werden. 3. Vergleich von 37°C bzw. 22°C in TCM199 + 5% FCS und 22°C in CMRL 1066 kultivierten Inseln im diskordant xenogenen Modell (humane Inseln in nicht diabetische C57Bl/6J Mäuse) Transplantiert wurden ca. 300 humane Inseln, die zuvor unter o.g. unterschiedlichen Kulturbedingungen kultiviert worden waren. An Tag 3, 7 und 14 nach Tx wurde eine intraperitoneale Glukosestimulation durchgeführt. Die höchste Stimulation zeigte sich an Tag 3 für die bei 37°C/TCM199 + 5% FCS kultivierten Inseln. (ca. 1.5 fach höher als 22°C/TCM199 + 5% FCS). Der Unterschied der beiden 22°C Kulturen ist nur gering. An Tag 7 liegen die Stimulationswerte für 37°C/TCM1999 + 5% FCS 2.5-fach höher als 22°C/CMRL1066 und 1.7-fach höher als 22°C/TCM199 + 5% FCS. An Tag 14 findet man die beste Stimulation für die 22°C/TCM199 + 5% FCS Kultur, die ca. 3-fach (37°C/TCM199 + 5% FCS) bzw. 7-fach (22°C/CMRL) höher liegt. Für die Transplantation im diskordant-xenogenen Modell läßt sich somit zusammenfassend ein Vorteil der Kultur im Medium TCM199 + 5% FCS bei 37°C für das frühe Transplantatüberleben bis ca. Tag 7 post Tx ablesen. Im darauf folgenden Zeitraum bis Tag 14 sieht man einen Vorteil der 22°C/TCM199 + 5% FCS Kultur. Daraus kann man eine höhere Resistenz der 37°/TCM199 + 5% Insel gegenüber inflammatorischen Noxen ableiten bezüglich des Zeitraumes bis Tag 7 post Tx. Auf Grund dieser in vivo Ergebnisse im konkordant und diskordant xenogenen Modell und auf Grund Berichte anderer Gruppen sollte diskutiert werden, ob es lohnenswert erscheint, in weitergehenden Versuchen den aktuellen klinischen Standard der Kultur der Langerhansschen Insel vor Transplantation die Kultur in CMRL1066 bei 22°C durch eine Kombination mit 37°C in TCM199 + 5%FCS zu verbessern.