Preview

Вестник трансплантологии и искусственных органов

Расширенный поиск

Влияние биоматриксов на жизнеспособность и инсулинпродуцирующую функцию островков Лангерганса человека in vitro

https://doi.org/10.15825/1995-1191-2022-4-109-117

Полный текст:

Аннотация

Культивирование островков Лангерганса с биоматриксами – миметиками внеклеточного матрикса (ВКМ) может обеспечивать характерное для островков нативное микроокружение, что является одним из основных условий создания тканевого эквивалента поджелудочной железы (ПЖ).

Цель работы: сравнение секреторной способности жизнеспособных панкреатических островков человека в монокультуре (контрольная группа) и культивированных в присутствии двух биоматриксов: биополимерного коллагенсодержащего гидрогелевого матрикса (опытная группа 1) и тканеспецифического матрикса из децеллюляризованной ПЖ посмертного донора (опытная группа 2).

Материалы и методы. Островки Лангерганса выделяли из хвостовой части ПЖ по методике с использованием коллагеназы. Жизнеспособность культивированных островков определяли методом флуоресцентного окрашивания витальным красителем, секреторную способность – методом иммуноферментного анализа (ИФА).

Результаты. Панкреатические островки, культивированные с биоматриксами, не проявляли признаков деградации и фрагментации и оставались жизнеспособными в течение всего срока наблюдения (7 суток). В монокультуре островков на этом сроке происходили значительные деструктивные изменения. Базальная концентрация инсулина в опытных группах 1 и 2 на первые сутки культивирования повышалась на 18,8 и 39,5% по сравнению с контрольной группой, на четвертые сутки инкубации – на 72,8 и 102,7%, на седьмые сутки – на 146,4 и 174,6% соответственно. Уровень секреции инсулина островков с тканеспецифическим матриксом был на 17,4% выше, чем при культивировании с биополимерным коллагенсодержащим матриксом.

Заключение. Биополимерный и тканеспецифический миметики ВКМ способствуют не только сохранению жизнеспособности изолированных островков Лангерганса, но и поддержанию их инсулинпродуцирующей функции в течение 7 суток на более высоком уровне по сравнению с монокультурой. В условиях проведенных экспериментов выявлено незначительное потенциальное преимущество применения тканеспецифического матрикса по сравнению с биополимерным матриксом для создания тканевого эквивалента поджелудочной железы.

Об авторах

А. С. Пономарева
ФГБУ «Национальный медицинский исследовательский центр трансплантологии и искусственных органов имени академика В.И. Шумакова» Минздрава России
Россия

Пономарева Анна Сергеевна

123182, Москва, ул. Щукинская, д. 1

Тел.: (499) 196-26-61, (926) 585-23-73



Н. В. Баранова
ФГБУ «Национальный медицинский исследовательский центр трансплантологии и искусственных органов имени академика В.И. Шумакова» Минздрава России
Россия

Москва



И. А. Милосердов
ФГБУ «Национальный медицинский исследовательский центр трансплантологии и искусственных органов имени академика В.И. Шумакова» Минздрава России
Россия

Москва



В. И. Севастьянов
ФГБУ «Национальный медицинский исследовательский центр трансплантологии и искусственных органов имени академика В.И. Шумакова» Минздрава России
Россия

Москва



Список литературы

1. Kumar N, Joisher H, Ganguly A. Polymeric scaffolds for pancreatic tissue engineering: a review. Rev Diabet Stud. 2018; 14 (4): 334–353.

2. Creusot RJ, Battaglia M, Roncarolo MG et al. Concise review: cell-based therapies and other non-traditional approacher for type 1 diabetes. Stem Cells. 2016; 34 (4):809–819.

3. Gururaj Setty S, Crasto W, Jarvis J et al. New insulins and newer insulin regimens: a review of their role in improving glycaemic control in patients with diabetes. Postgrad Med J. 2016; 92 (1085): 152–164.

4. Gan MJ, Albanese-O’Neill A, Haller MJ. Type 1 diabetes: current concepts in epidemiology, pathophysiology, clinical care, and research. Curr Probl Pediatr Adolesc Health Care. 2012; 42 (10): 269–291.

5. Mannucci E, Monami M, Dicembrini I et al. Achieving HbA1c targets in clinical trials and in the real world: a systematic review and meta-analysis. J Endocrinol Invest. 2014; 37 (5): 477–495.

6. Bottino R, Knoll MF, Knoll CA et al. The future of islet transplantation is now. Front Med (Lausanne). 2018; 5: 202.

7. Shapiro AM, Pokrywczynska M, Ricordi C. Clinical pancreatic islet transplantation. Nat Rev Endocrinol. 2017; 13 (5): 268–277.

8. Maffi P, Secchi A. Clinical results of islet transplantation. Pharmacol Res. 2015; 98: 86–91.

9. Ehlers MR. Strategies for clinical trials in type 1 diabetes. J Autoimmun. 2016; 71: 88–96.

10. Bosco D, Armanet M, Morel P et al. Unique arrangement of alpha- and beta-cells in human islets of Langerhans. Diabetes. 2010; 59 (5): 1202–1210.

11. Amer LD, Mahoney MJ and Bryant SJ. Tissue engineering approaches to cell-based type 1 diabetes therapy. Tissue engineering. 2014; 20 (5): 455–467.

12. Riopel M, Wang К. Collagen matrix support of pancreatic islet survival and function. Frontiers in Bioscience. 2014; 19: 77–90. doi: 10.2741/4196.

13. Пономарева АС, Кирсанова ЛА, Баранова НВ, Бубенцова ГН, Милосердов ИА, Волкова ЕА, Севастьянов ВИ. Методика выделения жизнеспособных островков Лангерганса из фрагмента хвостовой части поджелудочной железы человека. Вестник трансплантологии и искусственных органов. 2018; 20 (4): 76–82.

14. Llacua LA, Faas MM, de Vos P. Extracellular matrix molecules and their potential contribution to the function of transplanted pancreatic islets. Diabetologia. 2018; 61 (6): 1261–1272.

15. Севастьянов ВИ, Перова НВ. Инъекционный гетерогенный биополимерный гидрогель для заместительной и регенеративной хирургии и способ его получения. Патент на изобретение РФ № 2433828. 2011.

16. Goh SK, Bertera S, Olsen P et al. Perfusion-decellularized pancreas as a natural 3D scaffold for pancreatic tissue and whole organ engineering. Biomaterials. 2013; 34 (28): 6760–6772.

17. Napierala H, Hillebrandt K-H, Haep N, Tang P, Tintemann M, Gassner J et al. Engineering an endocrine neopancreas by repopulation of a decellularized rat pancreas with islets of Langerhans. Sci Rep. 2017; 2 (7): 41777. doi: 10.1038/srep41777.

18. Sevastianov VI, Baranova NV, Kirsanova LA, Ponomareva AS, Basok YuB, Nemets EA, Gautier SV. Comparative analysis of the influence of extracellular matrix biomimetics on the viability and insulin-producing function of isolated pancreatic islets. J Gene Engg Bio Res. 2021; 3 (2): 17–25.

19. Rana D, Zreigat H, Benkirane-Jessel N et al. Development of decellularized scaffolds for stem cell-driven tissue engineering. J Tissue Eng Regen Med. 2017; 11 (4): 942–965.

20. Shirakigawa N, Ijima H. Decellularized tissue engineering. Advances in Biomaterials for Biomedical Applications. Springer Nature Singapore Pte Ltd. 2017; 66: 185–226.

21. Пономарева АС, Кирсанова ЛА, Баранова НВ, Сургученко ВА, Бубенцова ГН, Басок ЮБ и др. Децеллюляризация фрагмента донорской поджелудочной железы для получения тканеспецифического матрикса. Вестник трансплантологии и искусственных органов. 2020; 22 (1): 123–133.

22. Sackett SD, Tremmel DM, Ma F et al. Extracellular matrix scaffold and hydrogel derived from decellularized and delipidized human pancreas. Sci Rep. 2018; 8 (1): 10452.

23. Guruswamy Damodaran R, Vermette P. Decellularized pancreas as a native extracellular matrix scaffold for pancreatic islet seeding and culture. J Tissue Eng Regen Med. 2018; 12 (5): 1230–1237.

24. Salvatori M, Katari R, Patel T, Peloso A, Mugweru J, Owusu K, Orlando G. Extracellular matrix scaffold technology for bioartificial pancreas engineering: state of the art and future challenges. J DiabSci Technol. 2014; 8 (1): 159–169. doi: 10.1177/1932296813519558.

25. Mirmalek-Sani S-H, Orlando G, McQuilling J, Pareta R, Mack D, Salvatori M et al. Porcine pancreas extracellular matrix as a platform endocrine pancreas bioengineering. Biomaterials. 2013; 34 (22): 5488–5495. doi: 10.1016/j.biomaterials.2013.03.054.


Дополнительные файлы

Рецензия

Для цитирования:


Пономарева А.С., Баранова Н.В., Милосердов И.А., Севастьянов В.И. Влияние биоматриксов на жизнеспособность и инсулинпродуцирующую функцию островков Лангерганса человека in vitro. Вестник трансплантологии и искусственных органов. 2022;24(4):109-117. https://doi.org/10.15825/1995-1191-2022-4-109-117

For citation:


Ponomareva A.S., Baranova N.V., Miloserdov I.A., Sevastianov V.I. In vitro effect of bioscaffolds on viability and insulin‑producing function of human islets of Langerhans. Russian Journal of Transplantology and Artificial Organs. 2022;24(4):109-117. https://doi.org/10.15825/1995-1191-2022-4-109-117

Просмотров: 53


Creative Commons License
Контент доступен под лицензией Creative Commons Attribution 4.0 License.


ISSN 1995-1191 (Print)
ISSN 2412-6160 (Online)