新鮮なマウス膵島と培養マウス膵島では、栄養刺激に対する反応が異なる

Fresh and cultured mouse islets differ in their response to nutrient stimulation.

• Mai Morsi
• Torben Schulze
• Eike Früh
• Dennis Brüning
• Uwe Panten
• Ingo Rustenbeck

抄録

同じ条件の下で新鮮なと培養島における栄養誘導インスリン分泌の異なる速度を観察することは、我々は新鮮に単離されたと22h培養NMRIマウスの島で刺激-分泌-カップリングのパラメータを比較した。新鮮な膵島を30mMのグルコースで刺激した後、栄養を与えずに灌流した場合、連続的に上昇する分泌速度が得られた。22時間培養島では同じプロトコルは、適度に上昇したプラトー、マウスの島のための典型的なものであるとみなされるパターンが続く元気な最初のフェーズを作り出した。これはまた、新鮮な小島の分泌が同様に速く増加したが、強く上昇したままであるのに対し、栄養分泌促進剤α-ケトイソカプロン酸への培養小島の応答であった。純粋に脱分極刺激（トルブタミドまたはKCl）に対する新鮮な島と培養島の応答は、しかし、密接に類似していた。アポトーシスと壊死の兆候は、両方の準備ではまれであった。培養島では、グルコースによる細胞質Ca2+濃度の上昇は、低い値から始まり、ATP/ADP比の上昇と同様に大きくなった。NAD(P)H/FAD 蛍光比で表されるミトコンドリア還元等価物の活性化レベルは、培養島では低かったが、新鮮な島よりも強く上昇した。培養条件をRPMIをKrebs-Ringer-mediumに、FCSをBSAに置き換えることで変更した場合、放出されるインスリンの量は大きく変化したが、その速度論は常に優勢な第一相を示した。結論として、新鮮なマウス小島の分泌動態は培養小島よりも栄養刺激の変化に敏感である。後者のより均一な分泌動態は、内因性代謝物の異なる使用に起因する可能性がある。

Observing different kinetics of nutrient-induced insulin secretion in fresh and cultured islets under the same condition we compared parameters of stimulus-secretion-coupling in freshly isolated and 22h-cultured NMRI mouse islets. Stimulation of fresh islets with 30 mM glucose after perifusion without nutrient gave a continuously ascending secretion rate. In 22 h-cultured islets the same protocol produced a brisk first phase followed by a moderately elevated plateau, a pattern regarded to be typical for mouse islets. This was also the response of cultured islets to the nutrient secretagogue alpha-ketoisocaproic acid, whereas the secretion of fresh islets increased similarly fast but remained strongly elevated. The responses of fresh and cultured islets to purely depolarizing stimuli (tolbutamide or KCl), however, were closely similar. Signs of apoptosis and necrosis were rare in both preparations. In cultured islets the glucose-induced rise of the cytosolic Ca2+ concentration started from a lower value and was larger as was the increase of the ATP/ADP ratio. The prestimulatory level of mitochondrial reducing equivalents, expressed as the NAD(P)H/FAD fluorescence ratio, was lower in cultured islets, but increased more strongly than in fresh islets. When culture conditions were modified by replacing RPMI with Krebs-Ringer-medium and FCS with BSA, the amount of released insulin varied widely, but the kinetics always showed a predominant first phase. In conclusion, the secretion kinetics of fresh mouse islets is more responsive to variations of nutrient stimulation than cultured islets. The more uniform kinetics of the latter may be caused by a different use of endogenous metabolites.