ベータ細胞生存率に対する酸素とエネルギー基質剥離のそれぞれの効果

酸素およびエネルギー基質の送達の欠陥は、膵島移植中の膵島損失の重要な要因です。透過性遷移孔（PTP）は、細胞死に関与するミトコンドリアチャネルです。ベータ細胞の生存率に対する酸素とエネルギー基質剥離のそれぞれの効果、および酸化ストレスとPTP開口の関与を研究しました。1時間のエネルギー基質の剥離に続いて、通常の条件でインキュベーションした後、INS-1細胞およびヒト膵島でのシクロスポリンA（CSA）感受性-PTPが発生しました。このような手順は、抗酸化剤N-アセチルシステイン（NAC）の存在下で、またはCSAまたはメトホルミンがPTP開口を阻害した場合、エネルギー基質の一時的な除去が無酸素で行われた場合を除き、INS-1細胞の生存率を劇的に低下させました。エネルギー基質の除去中にスーパーオキシドの産生が増加し、通常のエネルギー基質が回復すると再び増加しました。NAC、アノキシア、またはメトホルミンは酸化ストレスの2つの段階を防ぎ、CSAは2番目の段階のみを防止しました。低酸素または無酸素症のみは、酸化ストレス、PTP開口部、または細胞死を誘発しませんでした。結論として、エネルギー基質の剥奪は、酸化ストレスに続いてPTP開口部に続き、ベータ細胞死を引き起こします。膵島移植中のPTP開口部の薬理学的予防は、島の生存と移植片の成功を改善するための適切な選択肢かもしれません。

Deficit in oxygen and energetic substrates delivery is a key factor in islet loss during islet transplantation. Permeability transition pore (PTP) is a mitochondrial channel involved in cell death. We have studied the respective effects of oxygen and energy substrate deprivation on beta cell viability as well as the involvement of oxidative stress and PTP opening. Energy substrate deprivation for 1h followed by incubation in normal conditions led to a cyclosporin A (CsA)-sensitive-PTP-opening in INS-1 cells and human islets. Such a procedure dramatically decreased INS-1 cells viability except when transient removal of energy substrates was performed in anoxia, in the presence of antioxidant N-acetylcysteine (NAC) or when CsA or metformin inhibited PTP opening. Superoxide production increased during removal of energy substrates and increased again when normal energy substrates were restored. NAC, anoxia or metformin prevented the two phases of oxidative stress while CsA prevented the second one only. Hypoxia or anoxia alone did not induce oxidative stress, PTP opening or cell death. In conclusion, energy substrate deprivation leads to an oxidative stress followed by PTP opening, triggering beta cell death. Pharmacological prevention of PTP opening during islet transplantation may be a suitable option to improve islet survival and graft success.