Monozyten lassen sich in vitro nicht nur zu Makrophagen und Dendritischen Zellen differenzieren, sondern auch in eine Vielzahl nicht-phagozytierender Zellen. Monozyten scheinen somit über pluripotente Eigenschaften zu verfügen. In dieser Arbeit wurde untersucht, ob sich kultivierte Monozyten tatsächlich in Insulin-exprimierende Zellen differenzieren lassen. Monozyten von gesunden Spendern im Alter zwischen 20 und 26 Jahren wurden untersucht. Die über eine Leukozytenapherese gewonnenen Mono- zyten wurden über Adhärenz angereichert und für sechs Tage in X-Medium mit den Cytokinen M-CSF und IL-3 und für weitere 15 Tage in Y-Medium mit den Cytokinen HGF und EGF inkubiert. Die Zellen wurden immunhistochemisch und funktionell untersucht. Frisch isolierte Blutmonozyten waren vor ihrer Kultivierung negativ für Insulin, C-Peptid und Glukagon. Am 4. Kulturtag wurden Insulin und C-Peptid in den kultivierten Monozyten nachgewiesen. Die Expression von Insulin war jedoch nicht stabil: während am Tag 11 der Anteil Insulin-positiver Zellen bei ca. 80% lag, waren am Tag 14 nur noch ca. 30% der kultivierten Zellen Insulin-positiv. Dies wurde ebenfalls für den Nachweis von C-Peptid beobachtet. Auch die Expression von Glukagon war nicht stabil. Diese Beobachtung wird darauf zurückgeführt, dass sich die Monozyten zu Makrophagen differenzierten und diese eindeutig kein Insulin produzieren. Da Zellen Insulin aufnehmen und speichern können, sollte in dieser Arbeit die Frage geklärt werden, ob immunhistochemisch zu unterscheiden ist, ob Zellen Insulin gebildet (de novo Insulin) oder unspezifisch aufgenommen haben. In dieser Arbeit wurde gezeigt, dass zum eindeutigen Nachweis von de novo Insulin der Nachweis von C-Peptid unbedingt zu fordern ist. Die in dieser Arbeit durchgeführten Experimente mit aufgereinigtem Insulin belegen, dass für aufgenommenes Insulin – im Gegensatz zu de novo Insulin – C-Peptid immun- histochemisch nicht nachzuweisen ist. Das aus in vitro kultivierten Monozyten isolierte Insulin war in diabetischen Mäusen biologisch aktiv, d.h. es senkte den Blutzuckerspiegel kurzfristig. Hierzu wurden geerntete Monozyten der Kulturtage 6-12 im Ultraschallbad aufgeschlossen und der zellfreie Überstand diabetischen Mäusen injiziert. Insgesamt senkten 11 der 31 (35,5%) in dieser Arbeit getesteten Überstände den Blutzuckerspiegel dieser Tiere um mehr als 15%. Bezogen auf die 18 Proben, die einen Effekt zeigten, sind dies sogar 61%. In dieser Arbeit wurde somit erfolgreich gezeigt, dass in vitro modifizierte Monozyten Insulin exprimieren, das den Blutzuckerspiegel diabetischer Mäuse senkt. / Monocytes differentiate not only in macrophages and dendritic cells but also in a variety of non-phagocytic cells. Monocytes or a subpopulation of monocytes seem to exhibit pluripotent diversity. In the present study the potential of in vitro cultured monocytes to differentiate into insulin-expressing cells was analysed. Monocytes of healthy human donors between 20 and 26 years old were analysed. They were obtained by leukocyte aphaeresis, enriched by adherence and cultured six days in X-Medium containing MCS-F und IL-3 and a further 15 days in Y-Medium containing HGF and EGF. The cells were characterized by immunohistochemistry and functional assays. Freshly isolated blood monocytes were negative for insulin, C-peptide and glucagon. In contrast, cultured monocytes were positive for insulin and C-peptide, detectable after 4 days in culture. However, the insulin expression was unstable. On day 11 of culture the amount of insulin-positive cells reached a maximum of 80 percent positive, by day 14 of culture the amount of insulin-positive cells had decreased to 30 percent. Similar results were obtained for C-peptide and glucagon. It seems that monocytes lost the ability to express insulin during their differentiation into macrophages. It is well known, that cells are able to take up and accumulate exogenous insulin. One aim of this study was to differentiate by immunohistochemistry between de novo insulin and exogenous insulin taken up by the cells from the environment. We showed that the presence of C-peptide must be proven to clearly identify de novo insulin. Experiments with purified insulin demonstrated that cells that took up purified insulin were negative for C-peptide. Insulin isolated from in vitro cultured monocytes demonstrated biological activity and reduced blood glucose levels in diabetic mice. Eleven of 31 in vivo tested cell-free supernatants (35.5 percent) lowered blood glucose levels in diabetic mice by more than 15 percent. The results of the study show that in vitro modified monocytes are able to produce insulin that reduces blood glucose levels in diabetic mice.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:uni-wuerzburg.de/oai:opus.bibliothek.uni-wuerzburg.de:4696 |
| Date | January 2010 |
| Creators | Steinack, Carolin |
| 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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