Auch nach jahrelanger Forschung ist eine Transplantation von Langerhans-Inseln noch keine Standard-Therapie des Insulin-abhängigen Diabetes mellitus. Ein Problem ist die grosse Anzahl benötigter Pankreata, mögliche Lösung die Verwendung porziner Langerhans-Inseln. Damit die späteren Spender-Langerhans-Inseln ein gutes In-Vivo-Ergebnis erzielen können, muss bereits eine gute Funktion in vitro gewährleistet sein. In dieser Arbeit wurde untersucht, ob sich eine verbesserte Funktion der Langerhans-Inseln durch eine Exposition von extrazellulären Matrixproteinen (ECMP) erreichen lässt. Weiterhin wurde ein Einfluss von Polyelektrolytschichten auf die Funktion der Langerhans-Inseln und ihre mikroskopische Darstellbarkeit untersucht. Mit der sogenannten Nanoverkapselung soll bei der Transplantation eine Immunisolation der Spender-Inseln als Schutz vor dem Immunsystem des Empfängers erreicht werden. Es wurden zwei verschiedene Kapseln untersucht: Chitosan MMW/PEGPPGPEG/Chitosan MMW (CPC) und Chitosan MMW/PAAMA/PAH 15 kDa (CPP). Wir konnten zeigen, dass die Funktion der Langerhans-Inseln generell am Tag +6 besser ist als am Tag +1, weil erst dann eine Erholung vom Stress der Isolierung stattgefunden hat. Eine Verbesserung der Inselzell-Funktion durch die ECMP konnte bestätigt werden, allerdings hängt sie von den jeweils verwendeten Komponenten der extrazellulären Matrix ab. Durchweg gute Perifusionsergebnisse am Tag +6 werden nach Exposition mit Kollagen IV, Laminin und Fibronektin erreicht. Bei den Versuchen mit den Polyelektrolyt-Nanokapseln ergaben sich deutliche Unterschiede zwischen den beiden untersuchten Nanokapseln. Bei allen verwendeten Polyelektrolyten war auf gute Biokompatibilität geachtet worden. Dennoch scheinen die Schichten CPC einen negativen Einfluss auf die Langerhans-Inseln zu haben: Hier kam es zu einer verschlechterten Funktion der Langerhans-Inseln am Tag +6. Die Langerhans-Inseln mit der Nanokapsel CPP dagegen zeigten gute Ergebnisse. Interessanterweise sahen wir aber bei CPP-Nanokapseln eine verstärkte Autofluoreszenz, ein Zeichen für zellulären Stress. Durch die Verwendung von FITC-gekoppelten Polyelektrolyten lässt sich mikroskopisch eine verstärkte Fluoreszenz der Langerhans-Inseln nachweisen. Der Nachweis der Vollständigkeit der Polyelektrolytschichten muss jedoch in weiteren Studien erbracht werden. Die hier gewonnenen Erkenntnisse über die extrazellulären Matrixproteine sind zunächst für zukünftige Versuche wichtig: Die Funktion der Langerhans-Inseln kann so verbessert werden, dies ist eine Voraussetzung für erfolgreiche Versuche. Ausserdem können die ECMP für die spätere Vorbereitung von Langerhans-Inseln vor der Transplantation verwendet werden. Entscheidend ist, dass die Langerhans-Inseln für mehrere Tage mit den ECMP inkubiert werden, um so ihre Funktion zu verbessern. Bei der Polyelektrolyt-Nanoverkapselung besteht noch viel Forschungsbedarf: Anhand des Erfolg versprechenden Ergebnisses mit der CPP-Nanokapsel muss weitergearbeitet werden. Offensichtlich führt – bei Auswahl der richtigen Polyelektrolyte – die Nanoverkapselung nicht zu einer verschlechterten Funktion der Langerhans-Inseln. Bei einer grossen Anzahl in Frage kommender Polyelektrolyte muss die optimale Kombination von Schichten gefunden und ihre Fähigkeit zur Immunisolation untersucht werden. Bezüglich der Darstellung der Nanokapseln bietet sich die konfokale Fluoreszenzmikroskopie an. / Even after years of research transplantation of islets of Langerhans is still not the standard therapy of insulin dependent diabetes mellitus. One of the problems is the need of donor pancreata, which might be overcome by using porcine islets of Langerhans. Important for a satisfying function in-vivo is good function in-vitro. In this study we examined if exposition of extracellular matrix proteins leads to a better function of porcine islets of Langerhans. Furthermore influence of layers of polyelectrolytes on function of islets of Langerhans was examined. This so called nanoencapsulation might be used for immunisolation, i.e. to protect donor islets from the recipient's immune system. We used two combinations of layers: Chitosan MMW/PEGPPGPEG/Chitosan MMW (CPC) and Chitosan MMW/PAAMA/PAH 15 kDa (CPP). We found that function of islets of Langerhans is generally better on day +6 than on day +1, since islets need time to recover from the stress of isolation. We could confirm that islets of Langerhans show a better function after exposition of extracellular matrix proteins depending on the proteins we used: best results were seen with Collagen IV, Laminin and Fibronectin. In a second set of experiments the influence of polyelectrolytes was examined. We only used polyelectrolytes whose biocompatibility had been proven. Still we found that CPC negatively affects function of islets of Langerhans, whereas islets with CPP showed good results. Interestingly only CPP coated islets showed signs of cellular stress in microscopical evaluation. We used FITC labelled polyelectrolytes and saw a strong fluorescence of islets of Langerhans, but proof of polyelectrolytes as an intact barrier around islets is still a challenge for further studies. The results with extracellular matrix proteins are important for further studies: function of islets of Langerhans is improved, which is not only a precondition for successful studies in-vitro, but also for later transplantation. Here it is crucial that exposition lasted for a few days. There is still a need for more studies with polyelectrolyte nanoencapsulation after promising results with CPP-coated cells. Obviously nanoencapsulation does not negatively affect function of islets of Langerhans, if suitable polyelectrolytes have been chosen. Since there is a big number of polyelectrolytes, the best combination of layers still needs to be found and in a next step their ability of immunisolation needs to be evaluated. For illustration of integrity of nanocapsules confocal fluorescence microscopy might be used.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:uni-wuerzburg.de/oai:opus.bibliothek.uni-wuerzburg.de:4386 |
| Date | January 2009 |
| Creators | Aurbach, Kathrin |
| Source Sets | University of Würzburg |
| Language | deu |
| Detected Language | German |
| Type | doctoralthesis, doc-type:doctoralThesis |
| Format | application/pdf |
| Rights | https://opus.bibliothek.uni-wuerzburg.de/doku/lic_ohne_pod.php, info:eu-repo/semantics/openAccess |
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