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Einleitung: Innerhalb der letzten Jahre hat sich die Transplantation isolierter pankreatischer Inseln als mögliche therapeutische Strategie zur Behandlung des Diabetes mellitus Typ I etabliert. Allerdings ist bei dieser Therapieform zur Induktion einer Normoglykämie die Transplantation einer grossen Anzahl von Inseln erforderlich. Zur Lösung dieses Problems stellt die Generierung modifizierter Pseudoinseln durch Kombination von Inselzellen und Knochenmarkszellen einen vielversprechenden Ansatz zur Steigerung transplantierbaren Gewebes dar. Daneben ist eine schnelle und ausreichende Revaskularisierung eine Grundvoraussetzung für den Erfolg der Inseltransplantation, um das Überleben und die Langzeit-Funktion der Transplantate zu sichern. Ziel dieser Studie war es deshalb, zu analysieren, ob durch die Zugabe von Knochenmarkszellen zu Inselzellen die Vaskularisierung von Inseltransplantaten gesteigert werden kann.

Material und Methoden: Langerhans-Inseln Syrischer Goldhamster wurden durch Collagenase-Digestion des Pankreas isoliert. Die isolierten Inseln wurden mittels Trypsin Behandlung in Einzelzellen zerlegt und anschließend zur Generierung von Pseudoinseln durch Reaggregation der Zellen für 3 Tage kultiviert. Desweiteren wurde das Knochenmark aus Femur und Tibia von Spenderhamstern isoliert und zur Bildung modifizierter Pseudoinseln mit Monolayer-Kulturen von Inselzellen co-kultiviert. Anschließend wurden 7-8 pankreatische Inseln, Pseudoinseln (ohne Knochenmarkszellen) sowie modifizierte Pseudoinseln (mit Knochenmarkszellen) in die Rückenhautkammer von Empfängertieren (n=10, n=8 und n=7) transplantiert. Mittels der Technik der Intravitalmikroskopie wurden die Angiogenese, die Vaskularisierung sowie mikrohämodynamische Parameter in den sich entwickelnden Gefäßnetzwerken innerhalb der Transplantate über einen Zeitraum von 14 Tagen untersucht.

Ergebnisse: Die Inseltransplantate wiesen am Tag 0 (direkt nach der Transplantation) Grössen zwischen 0,06–0,09 mm² auf ohne signifikante Unterschiede zwischen den einzelnen Gruppen. Erste Anzeichen von Angiogenese, wie kapilläre Sprouts, konnten in den Transplantaten aller drei Gruppen bereits am Tag 3 beobachtet werden. Interessanterweise wiesen die modifizierten Pseudoinseln im weiteren Verlauf eine gesteigerte Vakularisierung auf, was durch eine signifikant gesteigerte funktionelle Kapillardichte am Tag 6 von 365 ± 18 cm/cm² (p < 0,05) im Vergleich zu den Inseln (223 ± 20 cm/cm²) und Pseudoinseln (211 ± 37 cm/cm²) gezeigt werden konnte. Zusätzlich zeichneten sich die neugebildeten Blutgefäße in den modifizierten Pseudoinseln durch grössere Durchmesser (Tag 6: 7,9 ± 0,1 µm; p < 0,05) und einen gesteigerten Volumenfluß (Tag 6: 6,7 ± 0,4 pl/s; p < 0,05) im Vergleich mit den normalen Inseln (6,8 ± 0,2 µm und 4,0 ± 0,6 pl/s) sowie Pseudoinseln (7,0 ± 0,1 µm und 4,5 ± 0,8 pl/s) aus.

Schlussfolgerung: In der vorliegenden Studie konnte gezeigt werden, dass durch Kombination von Inselzellen und Knochenmarkszellen modifizierte Pseudoinseln generiert werden können, die im Vergleich zu normalen Inseln eine verbesserte Revaskularisierung nach Transplantation aufweisen. Dies kann auf das angiogene Potential der im Knochenmark enthaltenen Stammzellen zurückgeführt werden. Aus diesem Grund stellt die Generierung modifizierter Pseudoinseln einen vielversprechenden Ansatz dar, um die Erfolgsquote bei der Inseltransplantation zur Behandlung des Diabetes mellitus zu steigern.