討論

我們以前曾記錄到，無論移植的是腎臟、肝臟還是脾臟，移植胰島的血管密度、血流量和組織Po2都明顯下降。在本研究中，我們測量了組織pH值，以評估這些變化的代謝后果。我們發(fā)現(xiàn)，與內源性胰島相比，1天大和1個月大的胰島移植組織的pH和Po2都有所下降。此外，在移植后1個月調查的糖尿病受者中，胰島移植物氫離子濃度與組織Po2呈負相關。

眾所周知，當糖酵解率高，從而產生乳酸，而對流和/或擴散運輸排泄不足時，組織中就會出現(xiàn)氫離子積聚?？焖偕L的腫瘤通常會出現(xiàn)嚴重的組織酸中毒，這是因為它們的新陳代謝率很高，而營養(yǎng)血液供應往往無法充分滿足這種新陳代謝率。腫瘤中的Po2值，如本研究和以前的研究中記錄的移植胰島的Po2值一樣低，通常伴隨著低于7.0的pH值。相比之下，移植胰島中組織pH值的下降幅度不超過0.11-0.15個pH單位。然而，腫瘤細胞有很高的乳酸生成率(如參考文獻24、33)，而胰島細胞，尤其是-細胞，乳酸脫氫酶活性很低。不過，在缺氧環(huán)境中培養(yǎng)的胰島體外實驗顯示，乳酸的產生量有所增加。鑒于-細胞中乳酸脫氫酶的活性很低，產生的乳酸可能主要反映了移植物中非-細胞產生的乳酸。與目前關于移植胰島pH值降低的發(fā)現(xiàn)一致，我們在最近的一項微透析研究中注意到，與體外研究的胰島相比，移植胰島的乳酸/丙酮酸比率高出3-4倍。如本研究所示，在體內觀察到的這些新陳代謝變化似乎在取回移植小鼠后也立即保持不變。在標準培養(yǎng)條件(95%空氣-5%CO2)下培養(yǎng)后，從胰島移植中提取的胰島培養(yǎng)基中的乳酸/丙酮酸比率比新鮮分離的對照胰島高出兩倍。將取回的小胰島置于缺氧環(huán)境(1%氧氣)中，乳酸/丙酮酸比率會進一步顯著增加。盡管還有待進一步研究，但這表明酶機制發(fā)生了變化。正如之前的一項研究評估的那樣，從胰島移植中提取的胰島似乎還表現(xiàn)出其他功能紊亂，如葡萄糖刺激的胰島素釋放惡化。

在組織pH值降低的同時，還發(fā)現(xiàn)與內源性胰島相比，所有移植胰島的Po2都明顯降低。在大多數(shù)情況下，Po2與組織中的pH值之間沒有嚴格的相關性。血糖正常受者1個月大的胰島移植組織的Po2低于相應的1天大的胰島移植組織，而組織pH卻沒有類似的差異。然而，在糖尿病受體的1個月齡胰島移植中，組織Po2與氫離子濃度呈負相關。有趣的是，該實驗組移植胰島的組織Po2值也往往最低?？梢酝茰y，在這個低范圍內，非氧化葡萄糖代謝的速度只與氧氣供應成正比。另外，當移植的小胰島暴露于持續(xù)的高血糖時，酶機制可能會發(fā)生改變，正如之前在90%胰腺部分切除術后剩余的小胰島中觀察到的那樣。不過，這還有待進一步研究。

與本研究中胰島移植所記錄的Po2值相似的Po2值曾被證明會影響胰島功能。在TC3細胞(一種胰島素瘤細胞系)中，Po2值低于25mmHg會使這些細胞從有氧代謝逐漸轉向無氧代謝，同時乳酸鹽的產生也會增加。當Po2值為7mmHg時，TC3細胞的胰島素分泌減少。同樣，當Po2低于12mmHg時，單個大鼠胰島細胞聚集體(5-10個細胞)在葡萄糖刺激下的胰島素分泌也會受到影響。對胰島的體外研究也表明，接近正?；蛭A性的細胞外pH值對葡萄糖刺激的胰島素分泌起著關鍵作用。然而，研究發(fā)現(xiàn)，細胞外pH值(pH值7.0)的顯著降低會使葡萄糖刺激的胰島素釋放惡化。

與本研究中胰島移植中記錄到的Po2值相似的Po2值以前曾被證明會影響胰島功能。在TC3細胞(一種胰島素瘤細胞系)中，Po2值低于25mmHg會逐漸使這些細胞從有氧代謝轉向無氧代謝，同時乳酸鹽的產生也會增加。當Po2值為7mmHg時，TC3細胞的胰島素分泌減少。同樣，當Po2低于12mmHg時，單個大鼠胰島細胞聚集體(5-10個細胞)在葡萄糖刺激下的胰島素分泌也會受到影響。對胰島的體外研究也表明，接近正?；蛭A性的細胞外pH值對葡萄糖刺激的胰島素分泌起著關鍵作用。然而，研究發(fā)現(xiàn)，細胞外pH值(pH值7.0)的顯著降低會使葡萄糖刺激的胰島素釋放惡化。細胞外pH值的適度降低，即與本研究中記錄的pH值相似，似乎不會對胰島素的釋放產生不利影響。

測定胰島移植的胰島素含量是為了評估胰島功能與組織pH和Po2的關系。在非糖尿病動物中，移植后當天的胰島素含量為4，000納克，隨后一個月內降至2，300納克。由于這些移植物由250個胰島組成，這意味著每個胰島在移植后1天內含有16納克胰島素，移植后1個月內含有9納克胰島素。相比之下，對大鼠胰島進行的體外研究顯示，胰島素含量明顯更高(40-60納克/胰島)。移植后初期非特異性炎癥和局部低Po2導致的β細胞死亡可能是造成這種差異的部分原因。然而，低組織Po2也可能在移植后抑制胰島素的產生。

與之前的大量研究結果一致，與非糖尿病動物相比，糖尿病動物在移植后1天和1個月內的移植物胰島素含量進一步下降。然而，正如之前觀察到的那樣，植入糖尿病環(huán)境中的小鼠仍能繼續(xù)產生胰島素。幾周后，當受者通過第二次胰島移植治愈糖尿病時，這種胰島似乎也有能力恢復功能，并使葡萄糖誘導的胰島素分泌恢復正常。做到這一點的前提條件是胰島質量不變或增加，而我們在所用的實驗模型中反復證明了這一點。我們以前曾注意到，與非糖尿病動物相比，糖尿病動物胰島移植物的組織Po2較低，并認為高血糖對移植物胰島素含量的不利影響可能部分歸因于胰島細胞在糖尿病環(huán)境中暴露于更明顯的缺氧狀態(tài)。然而，在本研究中，非糖尿病和糖尿病受者的胰島移植組織Po2在統(tǒng)計學上沒有顯著差異。此外，所有胰島移植組織的pH值也相似。因此，暴露在糖尿病環(huán)境中的胰島的胰島素含量較低，不太可能是由于進一步轉向無氧代謝所致。

總結

總之，本研究表明，與內源性胰島相比，先前觀察到的1天齡和1個月齡胰島移植組織Po2降低與組織pH值降低同時存在。這應被視為表明移植后葡萄糖代謝轉向更多的無氧代謝。這對胰島功能的重要性值得進一步研究。