Optimalisatie van de korte termijn overleving van eilandjes van Langerhans na transplantatie bij diabetes mellitus type I patiënten




Juni





08



 
 
 





Optimalisatie van de korte termijn overleving van eilandjes van Langerhans na transplantatie bij diabetes mellitus type I patiënten F.P. Assen, M. Groot Nibbelink, M. Peppelman, C.M. Platenkamp, M.W. Pot




Technische Geneeskunde – Multi Disciplinaire Opdracht

Begeleiders: dr. ing. A. van Apeldoorn, Dr. E.J.P. de Koning

Multi
Disciplinaire
Opdracht
 


Voorwoord
 Ter
afsluiting
van
de
Bachelor
van
de
opleiding
Technische
Geneeskunde
aan
de
Universiteit
Twente
 hebben
 we
 een
 bacheloropdracht
 uitgevoerd.
 Deze
 opdracht
 is
 opgezet
 door
 het
 Leids
 Universitair
 Medisch
 Centrum
 (LUMC)
 in
 samenwerking
 met
 de
 vakgroep
 Tissue
 Regeneration
 (TR)
 van
 de
 Universiteit
 Twente.
 Er
 zijn
 een
 aantal
 mensen
 die
 we
 willen
 bedanken
 voor
 hun
 hulp
 tijdens
 ons
 onderzoek.
Ten
eerste
gaat
onze
dank
uit
naar
onze
begeleiders
dr.
ing.
Aart
van
Apeldoorn
en
Dr.
 Eelco
de
Koning.
Zij
hebben
het
mogelijk
gemaakt
dan
wij
onze
Multi
Disciplinaire
Opdracht
over
dit
 onderwerp
 konden
 doen.
 Ten
 
 tweede
 willen
 we
 een
 speciale
 dank
 uitbrengen
 aan
 een
 aantal
 personen
 die
 ons
 gedurende
 het
 onderzoek
 begeleid
 hebben
 zonder
 dat
 zij
 hier
 enige
 verplichting
 toe
 hadden.
 Dit
 is
 vooral
 Marten
 Engelse,
 van
 de
 afdeling
 nierziekten
 uit
 het
 Leids
 Universitair
 Medisch
Centrum.
Zonder
problemen
heeft
hij
ons
meerdere
malen
in
Leiden
ontvangen
en
ons
van
 goede
informatie
en
raad
voorzien.
Onze
dank
gaat
daarnaast
uit
naar
alle
andere
betrokkenen
uit
 het
LUMC
die
het
voor
ons
mogelijk
hebben
gemaakt
om
naar
Leiden
te
komen
en
hier
informatie
in
 te
winnen.
Marcel
Karperien,
van
de
vakgroep
TR,
wordt
bedankt
voor
zijn
hulp
en
advies.
Als
laatst
 willen
wij
een
aantal
BMTi
vakgroepen
bedanken.
Biophysical
Engineering
en
Polymer
Chemistry
and
 Biomaterials
hebben
ons
geholpen
met
het
uitzoeken
van
de
aangedragen
oplossingen.
Zonder
hun
 medewerking
zouden
deze
oplossingen
niet
door
ons
kunnen
worden
aangedragen.
 
 Enschede,
19
juni
2008
 F.P.
Assen,
M.
Groot
Nibbelink,
M.
Peppelman,
C.M.
Platenkamp,
M.W.
Pot


1
 


Multi
Disciplinaire
Opdracht
 


Abstract
 Op
dit
moment
kent
de
transplantatie
van
donor
eilandjes
van
Langerhans
bij
patiënten
met
ernstige
 diabetes
 mellitus
 type
 I
 een
 insulineonafhankelijkheid
 van
 slechts
 tien
 procent
 na
 vijf
 jaar.
 Dit
 onderzoek
 richt
 zich
 op
 de
 technologische
 optimalisatiemogelijkheden
 van
 de
 huidige
 isolatieprocedure
en
de
transplantatie
van
de
eilandjes
van
Langerhans
in
de
lever.
Hierin
staat
het
 versneld
 afsterven
 van
 de
 eilandjes
 kort
 na
 transplantatie,
 de
 eerste
 tien
 dagen,
 centraal.
 De
 optimalisatie
 wordt
 bewerkstelligd
 door
 het
 ontwerpen
 van
 een
 aantal
 prototypen
 die
 zowel
 de
 isolatie
 als
 de
 transplantatie
 verbeteren
 welke
 voortkomen
 uit
 literatuuronderzoek,
 de
 kliniek
 en
 eigen
inzichten.
Een
gefaseerde
isolatie,
het
gebruik
van
eigen
verteringsenzymen
en
de
toepassing
 van
infrarood
laserlicht
in
combinatie
met
gouden
nanopartikels
zorgen
elk
voor
minder
schade
aan
 de
 eilandjes
 van
 Langerhans
 tijdens
 de
 isolatie.
 Het
 optimaliseren
 van
 de
 fysiologische
 omstandigheden
 en
 de
 grootte
 van
 de
 eilandjes
 evenals
 het
 coaten
 van
 de
 eilandjes
 met
 heparine
 tijdens
 de
 kweek
 kunnen
 hypoxie
 respectievelijk
 de
 hyperacute
 reactie
 na
 transplantatie
 verminderen.
 Tevens
 wordt
 de
 plaatsing
 van
 een
 specialetissue‐engineered‐stent
 in
 een
 arterie
 genoemd
als
mogelijk
alternatief
voor
de
transplantatieprocedure
van
de
eilandjes
van
Langerhans.
 De
verwachting
is
dat
deze
voorstellen
de
korte
termijn
overleving
van
de
eilandjes
van
Langerhans
 verbeteren.
 Dit
 onderzoek
 vormt
 een
 aanbeveling
 voor
 de
 optimalisatie
 van
 de
 huidige
 isolatie
 en
 transplantatie
procedures.


2
 


Multi
Disciplinaire
Opdracht
 


Inhoudsopgave
 1
 2
 3


Introductie
 1.1
 Probleemstelling


4
 8


Methode


9


De
situatie
van
de
isolatieprocedure
inhet
Leids
Universitair
Medisch
Centrum
(LUMC)
en
de
 fysiologische
en
immunologische
omstandigheden
met
betrekking
tot
de
eilandjes
van
 Langerhans
en
de
lever
 10
 3.1
 Huidige
procedure
van
de
isolatie
en
transplantatie
van
eilandjes
van
Langerhans
in
het
 Leids
Universitair
Medisch
Centrum
(LUMC)
 10
 3.2
 Fysiologie
van
de
eilandjes
van
Langerhans
en
de
lever
 14
 3.3
 Immuunreactie
van
de
lever
en
de
werking
van
immunosuppressiva
 18


4





De
problemen
bij
de
isolatie
en
transplantatie
van
de
eilandjes
van
Langerhans
in
de
lever
 20
 4.1
 De
problemen
bij
de
isolatie
en
transplantatie
van
eilandjes
van
Langerhans
in
de
lever
met
 betrekking
tot
de
inbedding
 20
 4.2
 De
problemen
bij
de
isolatie
en
transplantatie
van
eilandjes
van
Langerhans
in
de
lever
met
 betrekking
tot
de
immuunreactie
 22
 4.3
 Samenvatting
van
de
problematiek
 25
 5


De
technologische
oplossingen
die
leiden
tot
de
optimalisatie
van
de
korte
termijn
overleving
 van
eilandjes
van
Langerhans
 27
 5.1
 Optimalisatie
van
de
isolatieprocedure
 27
 5.2
 Mogelijke
oplossingen
van
de
kweeksituatie
en
de
periode
tot
aan
de
transplantatie
 34
 5.3
 Het
ontwerp
van
een
tissue
engineered
construct
als
omgeving
voor
de
eilandjes
van
 Langerhans
 43


6


Conclusies
en
Aanbevelingen


48


7


Discussie
en
argumentatie


51


Referenties


55


Bijlage
A


58


Bijlage
B


60


Bijlage
C


62


Bijlage
D
 


64


3
 


Multi
Disciplinaire
Opdracht
 


1 Introductie
 Diabetes
 mellitus
 type
 I
 is
 een
 chronische
 aandoening
 van
 de
 glucose
 homeostase
 waarbij
 er
 een
 auto‐immuun
 reactie
 is
 tegen
 de
 lichaamseigen
 bèta
 cellen
 die
 gelegen
 zijn
 in
 de
 eilandjes
 van
 Langerhans
in
de
pancreas.
De
bèta
cellen
registreren
het
glucose
gehalte
en
reageren
hierop
door
 meer
of
minder
insuline
te
produceren
en
af
te
geven.
Door
afname
van
het
aantal
bèta
cellen
is
het
 lichaam
niet
meer
in
staat
om
voldoende
insuline
te
produceren.1
Diabetes
mellitus
type
I
kan
zich
op
 elke
 leeftijd
 ontwikkelen
 en
 is
 niet
 genetisch
 overdraagbaar.
 De
 auto‐immuun
 ziekte
 hangt
 samen
 met
 een
 infiltratie
 van
 voornamelijk
 CD8+
 T
 cellen
 met
 aanwezigheid
 van
 interleukine‐1
 (IL‐1),
 IL‐6,
 stikstofmonoxide
 (NO)
 en
 interferon‐γ
 (IFN‐γ).1
 Meer
 achtergrondinformatie
 over
 diabetes
 type
 I
 wordt
in
bijlage
A
verder
in
detail
besproken.
 De
 endocriene
 en
 paracriene
 pancreas
 zorgt
 voor
 een
 hormonaal
 milieu
 dat
 geregeld
 wordt
 door
 neurale‐,
hormonale‐,
en
voedingsstimuli
en
de
microcirculatie.
De
cellen
van
het
eilandje
reageren
 direct
op
variaties
in
hormonale‐
en
voedingsconcentraties.
Er
is
intensieve
communicatie
tussen
de
 verschillende
 typen
 cellen
 van
 het
 eilandje,
 deze
 wordt
 gereguleerd
 door
 NO
 en
 hormonale
 feedback.
 Deze
 respons
 zorgt
 voor
 een
 geschikt
 hormonaal
 milieu,
 wat
 wordt
 afgegeven
 in
 de
 bloedstroom
en
bijdraagt
aan
het
behoud
van
de
glucose
homeostase.2
Er
zijn
ongeveer
één
miljoen
 eilandjes
van
Langerhans
in
een
pancreas
van
een
volwassen
mens
aanwezig.
De
eilandjes
variëren
in
 grootte
 tussen
 de
 20‐400
 µm,
 zijn
 sferisch
 van
 vorm
 en
 liggen
 op
 verschillende
 punten
 langs
 de
 arteriële
 tak
 van
 de
 pancreas.
 Hierbij
 zijn
 de
 grote
 eilandjes
 dichter
 bij
 de
 grote
 arteriolen
 gelocaliseerd.
 De
 kleinere
 eilandjes
 zijn
 dieper
 ingebed
 in
 het
 parenchym
 van
 de
 pancreas.
 Elk
 eilandje
 bevat
 ongeveer
 2000
 cellen.
 Er
 zijn
 vier
 verschillende
 endocriene
 cellen
 in
 een
 eilandje,
 namelijk
de
alpha,
bèta,
delta
en
de
pancreatische
polypeptiden
(PP)
cellen
(figuur
1).



``




Figuur
1
A
en
B:
Linker
figuur
geeft
een
homogene
verdeling
van
de
verschillende
cellen
in
een
eilandje
van
Langerhans
 weer.
Waarin
blauw
bèta
cellen
zijn,
groen
zijn
de
alpha
cellen
en
rood
zijn
de
delta
cellen.
Het
rechter
figuur
geeft
een
 overzicht
weer
van
de
architectuur
van
de
pancreas
met
daarin
de
eilandjes
van
Langerhans.


De
alpha
cellen
geven
glucagon
af,
de
bèta
cellen
geven
insuline,
C‐peptide
en
amaylin
af,
de
delta
 cellen
 geven
 somatostatine
 af
 en
 de
 PP
 cellen
 pancreatische
 polypeptide.
 C‐peptide
 is
 een
 afbraakproduct
van
pro‐insuline
en
wordt
één
op
één
met
insuline
afgegeven.
Behalve
deze
bekende
 hormonen
geven
de
eilandjes
van
Langerhans
nog
ongeveer
twintig
andere
hormonen
af.
Elk
eilandje
 4
 


Multi
Disciplinaire
Opdracht
 
 heeft
een
complexe
neurale
aanvoer
en
een
complexe
microcirculatie
die
de
hormonale
secretie
uit
 de
 cellen
 reguleert.
 Daarnaast
 is
 er
 een
 cel‐cel
 regulatie
 binnen
 de
 eilandjes
 door
 middel
 van
 gap
 junctions.
 De
 som
 van
 deze
 regulatoire
 mechanismen
 resulteert
 in
 een
 hormonaal
 milieu
 dat
 afgegeven
wordt
in
de
portale
circulatie
die
van
groot
belang
is
voor
de
glucose
homeokinese.2,3
 Insuline
 heeft
 een
 breed
 effect
 op
 verschillende
 target
 weefsels
 met
 als
 hoofdtargets
 de
 lever,
 de
 spieren
en
adipose
weefsel.
Hier
promoot
insuline
de
opslag
van
vet
en
remt
het
de
oxidatie
van
vrije
 vetzuren.
 Verder
 houdt
 insuline
 de
 bloedglucosewaarde
 binnen
 strakke
 grenzen.
 De
 bloedwaarde
 van
 insuline
 hangt
 direct
 samen
 met
 de
 bloedglucose
 waarde
 doordat
 het
 opnemen
 en
 metaboliseren
van
glucose
door
een
bèta
cel
direct
de
insuline
afgifte
initieert.3
Insuline
stimuleert
 het
 transport
 van
 ionen,
 glucose
 en
 aminozuren
 over
 de
 celmembranen.
 Daarbij
 heeft
 insuline
 tijdens
 de
 verteringsfase
 een
 anabolisch
 effect,
 zoals
 eiwit
 synthese
 en
 lipogenese,
 met
 als
 doel
 energie
 reserves
 op
 te
 slaan.
 Daarnaast
 heeft
 insuline
 een
 stimulerend
 effect
 op
 de
 RNA
 en
 DNA
 synthese.
 Insuline
 is
 bekend
 als
 een
 krachtige
 remmer
 van
 glucose
 productie
 in
 de
 lever.4,5
 De
 insuline
 vanuit
 de
 pancreas
 passeert
 rechtstreeks
 de
 lever
 waar
 60%
 van
 de
 insuline
 wordt
 opgenomen.
3
 Door
de
ontregeling
van
de
glucose
homeostase
ontstaat
er
een
hyperglycaemie
of
in
het
geval
van
 inadequate
 glucose
 consumptie
 een
 hypoglycaemie.
 Van
 hyperglycaemie
 spreekt
 men
 bij
 een
 glucose
 waarde
 boven
 de
 11
 mmol/L
 en
 van
 hypoglycaemie
 bij
 een
 glucose
 waarde
 onder
 de
 3
 mmol/L.1,6
Hyperglycaemie
veroorzaakt
problemen
aan
de
microcirculatie
welke
verantwoordelijk
is
 voor
verscheidende
complicaties
zoals
nefropathie,
neuropathie,
retinopathie
en
een
verhoogd
risico
 op
hart
en
vaatziekten.
Diabetes
mellitus
type
I
gaat
gepaard
met
verslechtering
van
de
capillairen.
 De
klinische
verschijnselen
die
voor
kunnen
komen
zijn
onder
andere
polyurie,
slechte
visus,
slechte
 genezing
 van
 wondjes,
 dehydratie
 en
 verlies
 van
 calorieën
 met
 als
 gevolg
 gewichtsverlies
 en
 hongergevoel.
 Als
 gevolg
 van
 neuropathie
 kan
 er
 daarnaast
 pijn
 ontstaan.
 Tevens
 komen
 er
 bij
 patiënten
met
diabetes
type
I
door
atherosclerose
vaker
herseninfarcten
en
myocardinfarcten
voor.
 Naast
vele
van
bovenstaande
klinische
verschijnselen
zal
een
hypoglycaemie
het
gevolg
hebben
dat
 patiënten
bleek
worden,
gaan
zweten,
tremoren
en
hartkloppingen
krijgen.
In
erge
gevallen
kan
dit
 leiden
tot
het
verliezen
van
het
bewustzijn.1,6
 In
 1995
 is
 er
 door
 de
 World
 Health
 Organisation
 geconstateerd
 dat
 er
 wereldwijd
 19,4
 miljoen
 patiënten
aan
diabetes
mellitus
type
I
lijden.
De
verwachting
is
dat
dit
in
2025
zal
oplopen
tot
57,2
 miljoen
 patiënten.6
 Het
 betreft
 dus
 een
 grote
 groep
 patiënten
 die
 allemaal
 medische
 zorg
 nodig
 hebben
 wat
 eindelijk
 tot
 een
 grote
 kostenpost
 voor
 de
 algemene
 gezondheidszorg
 leidt.
 Diabetes
 mellitus
 type
 I
 uit
 zich
 voornamelijk
 op
 jonge
 leeftijd
 en
 zorgt
 voor
 een
 verkorting
 van
 de
 levensverwachting
 van
 tien
 jaar.
 80%
 van
 de
 patiënten
 sterft
 aan
 hart‐
 en
 vaatziekten.7
 De
 huidige
 behandeling
 voor
 patiënten
 met
 diabetes
 mellitus
 type
 I
 bestaat
 uit
 het
 toedienen
 van
 insuline
 in
 combinatie
 met
 een
 dieet.
 Een
 patiënt
 dient
 te
 allen
 tijde
 rekening
 te
 houden
 met
 zijn
 of
 haar
 bloedglucose
 waarde
 wat
 zorgt
 voor
 sociale
 beperkingen.
 Klinische
 nadelen
 van
 deze
 behandeling
 zijn
allergische
reacties
op
insuline
en
immuniteit.6
Fluctuerende
bloedglucose
waarden
zijn
moeilijk
 te
reguleren
door
middel
van
de
insulinebehandeling.
Dit
kan
bij
enkele
patiënten
leiden
tot
ernstige
 onbewuste
 hypoglycaemie,
 welke
 voor
 levensbedreigende
 situaties
 zorgt.
 Door
 de
 complicaties
 die
 veroorzaakt
worden
door
de
hyperglycaemie
blijkt
dat
insulinetoediening
geen
ideale
behandeling
is.


5
 


Multi
Disciplinaire
Opdracht
 
 Ontwikkelingen
binnen
de
diabetologie
richten
zich
op
alternatieven
die
de
eigen
afgifte
van
insuline
 stimuleren.
 Een
 eerste
 alternatief
 dat
 in
 de
 klinische
 praktijk
 wordt
 toegepast,
 is
 de
 pancreastransplantatie.
Een
transplantatie
is
echter
slechts
voor
een
kleine
groep
patiënten
mogelijk.
 Dit
door
onder
andere
het
gebruik
van
immunosuppressiva,
complicaties
van
de
invasieve
operatie
 en
 een
 tekort
 aan
 donoren.5
 Een
 pancreas
 is
 een
 teer
 orgaan
 waardoor
 na
 transplantatie
 vaak
 infecties
ontstaan.
Dit
heeft
een
lang
verblijf
in
het
ziekenhuis
tot
gevolg
voor
de
duur
van
gemiddeld
 een
 maand.7
 Een
 tweede
 alternatief
 op
 dit
 moment
 is
 de
 transplantatie
 van
 eilandjes
 van
 Langerhans.
 Er
 zijn
 goede
 redenen
 aan
 te
 wijzen
 dat
 de
 transplantatie
 van
 de
 eilandjes
 in
 de
 toekomst
vaker
toegepast
zal
worden.
Ten
eerste
is
infusie
van
eilandjes
van
Langerhans
in
de
vena
 porta
 een
 minder
 gecompliceerde
 interventie
 dan
 een
 volledige
 pancreastransplantatie.
 Patiënten
 kunnen
 vaak
 na
 enkele
 dagen
 al
 naar
 huis.
 Ten
 tweede
 is
 het
 mogelijk
 om
 immuun
 evasie
 te
 induceren
 door
 het
 voorbehandelen
 van
 de
 eilandjes.
 Als
 laatste
 kan
 de
 beschikbaarheid
 van
 eilandjes
significant
verbeterd
worden
door
het
gebruik
van
xenogenetische
eiland
isolaten,
in
vitro
 eiland
expansie,
of
gekweekte
levensvatbare
bèta
cellen.

 De
transplantatie
van
eilandjes
van
Langerhans
wordt
nog
niet
op
grote
schaal
toegepast
omdat
deze
 technologie
 zich
 nog
 in
 een
 relatief
 experimentele
 fase
 bevindt.
 In
 2000
 zijn
 voor
 het
 eerst
 zeven
 patiënten
 succesvol
 behandeld
 met
 een
 transplantatie
 van
 eilandjes
 van
 Langerhans
 in
 combinatie
 met
 glucocorticoïde
 vrije
 immunosuppressiva,
 met
 als
 resultaat
 insulineonafhankelijkheid.9
 Deze
 behandeling
 is
 bekend
 geworden
 als
 het
 Edmonton
 protocol.
 Vanaf
 1990
 tot
 aan
 2005
 zijn
 er
 652
 patiënten
 getransplanteerd
 met
 geïsoleerde
 eilandjes
 van
 Langerhans
 (figuur
 2).
 Alle
 ontvangers
 in
 deze
behandeling
kregen
eilandjes
van
Langerhans
van
op
zijn
minst
twee
donoren
om
een
blijvende
 insulineonafhankelijkheid
te
verkrijgen.10



 Figuur
2:
Transplantaties
van
eilandjes
van
Langerhans.


Op
 dit
 moment
 komen
 in
 het
 Leids
 Universitair
 Medisch
 Centrum
 (LUMC),
 het
 enige
 centrum
 in
 Nederland
waar
isolaties
en
transplantaties
van
eilandjes
van
Langerhans
uitgevoerd
mogen
worden,
 alleen
patiënten
in
aanmerking
voor
een
transplantatie
van
eilandjes
die
reeds
een
niertransplantatie
 hebben
 ondergaan
 en
 daarnaast
 ernstige
 onbewuste
 hypoglyceamie
 episodes
 kennen.
 Door
 de
 6
 


Multi
Disciplinaire
Opdracht
 
 niertransplantatie
 is
 er
 een
 minder
 hoge
 spiegel
 van
 immunosuppresiva
 nodig.
 Immunosuppresiva
 vergroten
 de
 kans
 op
 virale
 infecties
 en
 virus
 geassocieerde
 tumoren.7
 Bij
 de
 transplantatie
 van
 eilandjes
 van
 Langerhans
 wordt
 gebruik
 gemaakt
 van
 een
 anti‐IL‐2‐receptor
 specifiek
 monoklonaal
 antilichaam,
 daclizumab,
 samen
 met
 Sirolimus
 (Rapamycin)
 en
 een
 lage
 dosis
 Tacrolimus.8
 Het
 gebruik
van
glucocorticoïde
vrije
immunosuppressiva
is
specifiek
voor
dit
protocol
en
significant
voor
 overleving
van
donoreilandjes
in
de
lever.10
Ondanks
de
positieve
resultaten
van
dit
protocol
zijn
er
 een
 aantal
 problemen
 aan
 te
 wijzen.
 Slechts
 tien
 procent
 van
 alle
 ontvangers
 wereldwijd
 hebben
 sindsdien
 een
 insulineonafhankelijke
 status
 bereikt.
 Het
 gebruik
 van
 immunosuppressiva
 heeft
 het
 nadelige
effect
dat
de
insulineproductie
wordt
onderdrukt.
Daarnaast
zijn
er
veel
donoren
nodig
om
 één
 patiënt
 te
 behandelen.
 Dit
 heeft
 onder
 andere
 te
 maken
 met
 inadequaat
 orgaanbehoud
 en
 isolatie
van
eilandjes,
insufficiënte
eilandjestransplantatie,
donor
afstoting
en
auto‐immuniteit.8
 De
 korte
 termijn
 overleving
 van
 de
 eilandjes
 van
 Langerhans
 is
 aan
 te
 wijzen
 als
 het
 meest
 significante
probleem.
De
overleving
kan
goed
worden
gemeten
aan
de
hand
van
C‐peptide
omdat
 deze
 niet
 in
 de
 lever
 wordt
 opgenomen
 maar
 in
 de
 systemische
 bloedcirculatie
 terecht
 komt.3
 Na
 injectie
 in
 de
 vena
 porta
 emboliseren
 de
 eilandjes
 van
 Langerhans
 in
 de
 portale
 microcirculatie.
 Meestal
 duurt
 het
 tien
 dagen
 voor
 de
 eilandjes
 volledig
 in
 de
 lever
 gevasculariseerd
 zijn.
 Een
 significant
 percentage
 van
 eilandjes
 van
 Langerhans
 gaat
 in
 de
 eerste
 tien
 dagen
 verloren
 door
 hypoxie.8
 Daarom
 zou
 er
 gezocht
 moeten
 worden
 naar
 methoden
 die
 de
 vascularisatie
 stimuleren.
 Verder
 kan
 de
 lever
 als
 ontvangend
 orgaan
 in
 twijfel
 worden
 getrokken
 door
 de
 lage
 zuurstofconcentratie,
 de
 hoge
 glucoseconcentratie,
 de
 hogere
 concentratie
 medicijnen
 en
 afvalstoffen
 vanuit
 de
 darmen
 in
 het
 portale
 bloed.
 Daarom
 zou
 er
 gefocust
 kunnen
 worden
 op
 alternatieve
locaties
voor
het
transplanteren
van
eilandjes
van
Langerhans.11
 Het
 doel
 van
 dit
 onderzoek
 is
 het
 beschrijven
 van
 een
 mogelijke
 strategie
 welke
 de
 korte
 termijn
 overleving
 van
 geïsoleerde
 donoreilandjes
 van
 Langerhans
 na
 transplantatie
 optimaliseert.
 Primair
 hierin
is
een
snelle
en
volledige
inbedding
van
de
eilandjes
van
Langerhans
in
de
vasculatuur
van
de
 lever.
Daarnaast
worden
er
aanbevelingen
gedaan
voor
mogelijke
alternatieven
voor
wat
betreft
de
 huidige
transplantatie
methodieken
door
middel
van
tissue
engineering.



7
 


Multi
Disciplinaire
Opdracht
 



 1.1 Probleemstelling
 Wat
 zijn
 de
 technologische
 optimalisatiemogelijkheden
 voor
 de
 procedure
 van
 isolatie
 en
 transplantatie
van
eilandjes
van
Langerhans
in
de
lever
bij
diabetes
mellitus
type
I
patiënten
waarin
 het
versneld
afsterven
van
de
eilandjes
kort
na
transplantatie,
tien
dagen,
centraal
staat?
 1.1.1 1

2

3

Deelvragen


De
 situatie
 van
 de
 isolatieprocedure
 in
 het
 Leids
 Universitair
 Medisch
 Centrum
 (LUMC)
 en
 de
 fysiologische
 en
 immunologische
 omstandigheden
 met
 betrekking
 tot
 de
 eilandjes
 van
 Langerhans
en
de
lever.
 1.1 Huidige
procedure
bij
de
isolatie
en
transplantatie
van
eilandjes
van
Langerhans
 in
het
Leids
Universitair
Medisch
Centrum
(LUMC).
 1.2 Fysiologie
van
de
eilandjes
van
Langerhans
en
de
lever.
 1.3 Immuunreactie
van
de
lever
en
de
werking
van
immunosuppressiva.

 De
problemen
bij
de
isolatie
en
transplantatie
van
de
eilandjes
van
Langerhans
in
de
lever.
 2.1 De
problemen
bij
de
isolatie
en
transplantatie
van
eilandjes
van
Langerhans
in
de
 lever
met
betrekking
tot
de
inbedding.
 2.2 De
problemen
bij
de
isolatie
en
transplantatie
van
eilandjes
van
Langerhans
in
de
 lever
met
betrekking
tot
de
immuunreactie.
 2.3 Samenvatting
van
de
problematiek.
 De
technologische
oplossingen
die
leiden
tot
de
optimalisatie
van
de
korte
termijn
overleving
van
 eilandjes
van
Langerhans.

 3.1 Optimalisatie
van
de
isolatieprocedure.
 3.2 Mogelijke
 oplossingen
 van
 de
 kweeksituatie
 en
 de
 periode
 tot
 aan
 de
 transplantatie.
 3.3 Het
ontwerp
van
een
tissue
engineered
construct
als
omgeving
voor
de
eilandjes
 van
Langerhans.


8
 


Multi
Disciplinaire
Opdracht
 
 


2 Methode
 De
opzet
van
dit
onderzoek
betreft
een
case
study
waarin
tot
een
aantal
technologische
oplossingen
 getracht
 wordt
 te
 komen
 om
 de
 korte
 termijn
 overleving
 van
 getransplanteerde
 eilandjes
 van
 Langerhans
 in
 de
 lever
 te
 optimaliseren.
 De
 ontwikkeling
 van
 de
 transplantatie
 van
 eilandjes
 van
 Langerhans
 bevindt
 zich
 in
 een
 experimentele
 fase
 waarbij
 nog
 maar
 enkele
 patiënten
 behandeld
 zijn.
Het
onderzoek
zal
hopelijk
leiden
tot
een
aantal.
 Om
 data
 te
 verzamelen
 voor
 het
 onderzoek
 wordt
 gebruik
 gemaakt
 van
 wetenschappelijke
 databases,
 waaronder
 Pubmed,
 en
 voor
 een
 kleiner
 deel
 wetenschappelijke
 studieboeken.
 Verder
 zullen
 er
 een
 aantal
 bezoeken
 aan
 het
 LUMC
 plaatsvinden.
 Antwoorden
 op
 problemen
 met
 betrekking
tot
de
klinische
aspecten
van
het
onderzoek
kunnen
hier
worden
verkregen.
Daarnaast
is
 er
 begeleiding
 vanuit
 de
 vakgroep
 Tissue
 Regeneration
 van
 de
 Universiteit
 Twente
 en
 is
 er
 de
 mogelijkheid
andere
experts
te
benaderen.
 In
 de
 hoofdvraag
 is
 gekozen
 voor
 een
 termijn
 van
 tien
 dagen
 na
 transplantatie.
 Deze
 keuze
 is
 gebaseerd
 op
 het
 feit
 dat
 in
 de
 huidige
 situatie
 de
 eilandjes
 van
 Langerhans
 na
 tien
 dagen
 goed
 geïntegreerd
zijn
in
het
vasculaire
netwerk.
De
complexiteit
van
dit
vraagstuk
heeft
tot
een
indeling
 geleid
 waarin
 niet
 alle
 invloeden
 in
 gelijke
 mate
 worden
 uitgediept.
 Het
 geheel
 wordt
 op
 een
 wetenschappelijke
 manier
 geschreven.
 In
 de
 uitwerking
 zal
 er
 voor
 gekozen
 worden
 om
 eerst
 de
 situaties
 van
 betrokken
 systemen
 te
 beschrijven
 en
 daarna
 pas
 de
 relevante
 problemen
 te
 benoemen.
 Om
 vervolgens
 goede
 aanbevelingen
 te
 kunnen
 doen,
 zal
 bij
 de
 oplossingen
 de
 focus
 liggen
 op
 de
 oplossingen
 die
 de
 meeste
 relevantie
 en
 haalbaarheid
 bieden
 met
 betrekking
 tot
 de
 overlevingskansen
van
het
transplantaat.
 Het
 uiteindelijke
 doel
 is
 het
 aanreiken
 van
 oplossingen
 en
 het
 doen
 van
 aanbevelingen
 met
 betrekking
tot
het
optimaliseren
van
de
korte
termijn
overleving
van
de
getransplanteerde
eilandjes
 van
Langerhans.
Daarbij
zal
er
onderscheid
gemaakt
worden
tussen
de
optimalisatie
van
de
huidige
 procedure
en
het
aandragen
van
mogelijke
alternatieven.
Gedurende
het
onderzoek
wordt
verwacht
 een
 goed
 inzicht
 te
 krijgen
 in
 de
 vasculatuur,
 fysiologie
 en
immunologie
 voor
 zowel
 de
 lever
 als
 de
 eilandjes
van
Langerhans.
Met
deze
kennis
is
het
mogelijk
om
gericht
te
kijken
naar
de
problemen
die
 bij
 de
 transplantatie
 van
 eilandjes
 van
 Langerhans
 aan
 bod
 komen
 waardoor
 een
 aantal
 technologische
 oplossingen
 aan
 te
 dragen
 zullen
 zijn.
 Bij
 de
 te
 verwachte
 eindresultaten
 is
 het
 van
 belang
te
kijken
naar
wat
bereikt
kan
worden
in
het
beperkte
tijdsbestek.



9
 


Multi
Disciplinaire
Opdracht
 


3 De
 situatie
 van
 de
 isolatieprocedure
 in
 het
 Leids
 Universitair
 Medisch
 Centrum
(LUMC)
en
de
fysiologische
en
immunologische
omstandigheden
 met
betrekking
tot
de
eilandjes
van
Langerhans
en
de
lever
 3.1
Huidige
 procedure
 van
 de
 isolatie
 en
 transplantatie
 van
 eilandjes
 van
 Langerhans
 in
 het
Leids
Universitair
Medisch
Centrum
(LUMC)
 In
 het
 LUMC
 werkt
 men
 met
 een
 protocol
 dat
 grotendeels
 gelijk
 is
 aan
 het
 protocol
 in
 Uppsala
 (Zweden).12
Dit
protocol
omvat
vele
pagina’s
waarin
veel
regels
en
afspraken
zijn
vastgelegd,
welke
 noodzakelijk
 zijn
 om
 het
 gehele
 proces
 veilig
 te
 laten
 verlopen.
 Om
 enig
 inzicht
 te
 verkrijgen
 in
 de
 procedure
wordteen
kort
overzicht
gegeven
in
het
onderstaande
figuur
(figuur
3).
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 Figuur
3:
Schematische
weergave
van
de
stappen
van
het
protocol
van
het
LUMC.
 Figuur
3:
Schematische
weergave
van
de
stappen
van
het
protocol
van
het
LUMC


10
 


Multi
Disciplinaire
Opdracht
 
 Het
gehele
proces
begint
bij
het
ontvangen
van
een
donorpancreas
op
het
laboratorium
die
bezorgd
 wordt
 door
 de
 bloedtransfusiedienst.
 Dit
 donororgaan
 wordt
 ontvangen
 via
 Eurotransplant
 en
 is
 voorzien
van
een
nummer,
waardoor
er
controle
is
op
het
gebruikte
donormateriaal.
Eurotransplant
 zorgt
voor
informatie
over
het
donororgaan
waardoor
gegevens
zoals
bloedgroep,
leeftijd,
geslacht,
 gewicht,
lengte,
Body
Mass
Index,
doodsoorzaak,
HIV
en
de
ischemie
tijd
van
de
betreffende
donor
 bekend
 zijn.
 Dit
 is
 noodzakelijk
 om
 te
 kunnen
 garanderen
 dat
 het
 donormateriaal
 geschikt
 is
 voor
 transplantatie.13
 Voordat
 de
 procedure
 van
 eilandjes
 van
 Langerhans
 isolatie
 gestart
 kan
 worden
 dient
 er
 gecontroleerd
 te
 worden
 of
 alle
 benodigde
 apparatuur
 en
 materiaal
 aanwezig
 is
 en
 of
 deze
 juist
 functioneren.
Het
benodigde
materiaal
dient
door
een
steriliserende
sluis
de
clean
room
te
bereiken.
 Dit
 om
 te
 voorkomen
 dat
 er
 bacteriën
 in
 de
 steriele
 omgeving
 komen.13
 De
 volgende
 stap
 is
 het
 maken
 van
 de
 oplossingen
 die
 gebruikt
 zullen
 worden
 tijdens
 de
 isolatie
 van
 de
 eilandjes
 van
 Langerhans
 uit
 de
 pancreas.
 Deze
 oplossingen
 worden
 gelabeld
 en
 
 wordt
 deze
 beschreven
 in
 een
 werkverslag.
 Vervolgens
 worden
 er
 voorbereidingen
 getroffen
 voor
 het
 schoonmaken
 van
 de
 pancreas.
 Het
 water
 in
 het
 waterbad
 waarin
 de
 pancreas
 schoongemaakt
 zal
 worden
 is
 40C.
 De
 pancreas
 en
 overig
 weefsel
 wordt
 schoongemaakt
 met
 pancreas‐spoeloplossing.
 Hierna
 zal
 de
 pancreas
 ontleed
 worden,
 waarbij
 gekeken
 wordt
 naar
 het
 dan
 wel
 niet
 aanwezig
 zijn
 van
 het
 duodenum
 en
 de
 milt.
 Indien
 deze
 aanwezig
 zijn
 worden
 ze
 verwijderd,
 waarbij
 de
 ductus
 pancreaticus
 geïdentificeerd
 wordt.
 De
 overgebleven
 pancreas
 wordt
 schoongemaakt
 met
 decontaminatie‐oplossing
en
pancreas‐spoeloplossing.13
 De
 ductus
 pancreaticus
 wordt
 gecanuleerd
 waarna
 via
 een
 catheter
 de
 verteringsenzym
 oplossing,
 welke
collagenase
bevat,
langzaam
in
de
pancreas
geïnjecteerd
wordt.
Vervolgens
wordt
de
catheter
 verwijderd
 en
 de
 perfusie
 tube
 aangesloten.
 Door
 toediening
 van
 de
 verteringsenzym
 oplossing
 zullen
structuren
uit
de
pancreas
worden
verbroken
waaronder
vet,
membraanstructuren,
arteriën,
 venen
en
de
bille
ductus
waarna
alleen
het
parenchym
van
de
pancreas
overblijft.
Eventuele
lekkage
 is
door
de
toevoeging
van
een
blauwe
kleurstof
aan
het
collagenase
mengsel
te
herkennen
waarna
 deze
lekkageplek
afgeklemd
kan
worden.
Overig
pancreas
weefsel
wordt
in
4‐8
stukken
gesneden
en
 vervolgens
 in
 de
 zogenaamde
 Ricordi
 Kamer
 geplaatst,
 in
 deze
 kamer
 wordt
 het
 weefsel
 geschud
 zodat
het
in
suspensie
wordt
gebracht.
Elke
1‐5
minuten
wordt
er
een
monster
genomen
en
bekeken
 onder
de
microscoop
om
zo
de
kwaliteit
van
het
materiaal
te
bepalen
(figuur
4).
Afhankelijk
van
de
 kwaliteit
van
het
materiaal
zal
deze
stap
één
uur
of
langer
in
beslag
nemen.
Na
deze
stap
wordt
het
 weefsel
 uit
 de
 Ricordi
 Kamer
 verzameld
 door
 toevoeging
 van
 een
 oplossing.
 Van
 het
 overgebleven
 weefsel
wordt
het
totaalvolume
en
volume
per
conische
buis
bepaald.
Bij
elke
conische
buis
wordt
5‐ 25
 mL
 spoelvloeistof
 gevoegd
 en
 wordt
 er
 vervolgens
 geoogst,
 dit
 wordt
 toegepast
 totdat
 een
 cumulatief
 weefsel
 volume
 van
 25
 mL
 is
 bereikt.
 Bij
 deze
 hoeveelheid
 weefsel
 wordt
 250
 mL
 spoelvloeistof
 gevoegd.
 Opslag
 van
 dit
 product
 gebeurt
 bij
 4‐80C
 
 met
 een
 incubatietijd
 van
 45
 minuten.13


11
 


Multi
Disciplinaire
Opdracht
 



 Figuur
4:
Microscopische
opname
geïsoleerde
eilandjes
van
Langerhans.


Het
 voltooien
 van
 de
 celscheiding
 gebeurt
 in
 een
 COBE
 koelsysteem
 met
 behulp
 van
 verschillende
 oplossingen.
Tijdens
deze
fase
worden
ter
controle
monsters
afgenomen
uit
elke
zak.
Daarna
wordt
 er
 na
 toevoeging
 van
 spoeloplossing
 het
 geheel
 gecentrifugeerd
 en
 vastgelegd
 op
 een
 microscopische
 foto.
 De
 keuze,
 welke
 zak
 wel
 en
 welke
 zak
 niet
 geschikt
 is
 voor
 eventuele
 transplantatie,
 wordt
 op
 grond
 van
 weefsel
 volume
 en
 aanwezige
 eilandjes
 van
 Langerhans
 met
 behulp
 van
 de
 foto
 bepaald.
 Met
 het
 geschikte
 weefsel
 wordt
 verder
 gewerkt
 en
 wordt
 de
 hoeveelheid
 weefsel
 per
 zak
 wordt
 bepaald.
 Dit
 materiaal
 wordt
 twee
 dagen
 op
 kweek
 gezet
 en
 gedurende
deze
periode
gecontroleerd.
Na
het
kweken
wordt
de
hoeveelheid
en
de
kwaliteit
van
het
 weefsel
per
zak
opnieuw
bepaald
en
vind
er
een
wederom
een
eventuele
selectie
plaatst.13
 De
voorbereiding
van
de
eilandjes
culturen
voor
transplantatie
betreft
het
kijken
naar
de
grootte
van
 de
 eilandjes
 van
 Langerhans
 per
 zak.
 Hierbij
 wordt
 besloten
 of
 het
 weefsel
 geschikt
 is
 voor
 transplantatie
en
wat
het
uiteindelijke
volume
van
de
eilandjes
die
getransplanteerd
kunnen
worden
 is.
Het
transplantaat
wordt
ter
controle
onderworpen
aan
endotoxines.13
 Bovenstaande
stappen
dienen
bij
te
worden
gehouden
in
een
werkverslag.
Hierbij
wordt
consequent
 datum,
tijd
en
overige
gegevens
genoteerd.
Bij
elke
stap
dient
de
uitvoerende
persoon
een
paraaf
te
 zetten
zodat
er
controle
is
op
de
uitgevoerde
taken.
Het
gehele
proces
van
isolatie
van
eilandjes
van
 Langerhans
is
een
arbeidsintensief
proces,
er
werken
drie
personen
drie
dagen
lang
aan
de
isolatie
 van
 eilandjes
 uit
 één
 donorpancreas.
 Om
 één
 transplantatie
 van
 eilandjes
 van
 Langerhans
 uit
 te
 kunnen
voeren
zijn
twee
tot
drie
donorpancreassen
nodig.5
 Het
 is
 noodzakelijk
 voorafgaande
 aan
 de
 transplantatie
 contrast
 vloeistof
 toe
 te
 dienen.
 De
 transplantatie
plaats
vindt
onder
röntgendoorlichting
om
zo
de
lever
en
de
vena
porta
zichtbaar
te
 maken.
 Hierdoor
 dient
 een
 radiodiagnosticus
 aanwezig
 te
 zijn
 gedurende
 de
 transplantatie.12
 Het
 transplantaat
wordt
percutaan
via
een
catheterisatie
in
de
vena
porta
toegediend.
Gelijktijdig
wordt
 heparine
 toegediend
 om
 embolisatie
 op
 ongewenste
 plaatsen
 te
 voorkomen.
 Het
 transplantaat
 wordt
 langzaam
 toegediend
 in
 een
 tijdsbestek
 van
 20
 minuten.12
 Profylactische
 anticoagulatie
 middelen
 worden
 gedurende
 de
 eerste
 dagen
 na
 transplantatie
 toegediend
 om
 de
 hyperacute
 ontstekingsreactie
 tegen
 te
 gaan.
 Om
 de
 acute
 immuunreactie
 tegen
 te
 gaan
 wordt
 er
 gebruikt
 gemaakt
immunosuppressiva
bestaande
uit
monoclonale
anti‐CD25
antilichamen.5
De
nazorg
van
de
 patiënt
is
intensief
en
gebeurt
door
de
diabetoloog
en
diabetesverpleegkundige.12


12
 


Multi
Disciplinaire
Opdracht
 
 3.1.1
 Knelpunten
 Bij
het
proces
van
isolatie
zijn
helaas
nog
enkele
knelpunten
te
bekennen
waaronder
het
gebruikte
 donororgaan.
 Dit
 materiaal
 is
 niet
 optimaal
 omdat
 de
 beste
 organen
 gebruikt
 worden
 voor
 gehele
 pancreastransplantaties.
 De
 kwaliteit
 van
 het
 isolatieproduct
 is
 hierdoor
 afhankelijk
 van
 het
 geleverde
donormateriaal.
Een
ander
punt
wat
voor
problemen
zorgt,
is
het
gebruik
van
collagenase
 als
verteringsenzymen
waardoor
er
schade
ontstaat
aan
het
endocriene
weefsel.
Tevens
wordt
het
 endocriene
 weefsel
 blootgesteld
 aan
 stress
 tijdens
 de
 isolatieprocedure
 door
 onder
 andere
 het
 centrifugeren
 en
 het
 verblijf
 in
 de
 Ricordi
 kamer.
 Tijdens
 de
 kweektijd
 komt
 het
 weefsel
 wel
 gedeeltelijk
tot
rust,
wellicht
kan
dit
beter.
Hieruit
volgt
dat
de
isolatieprocedure
nog
niet
optimaal
is.
 Om
 de
 problemen
 op
 het
 gebied
 van
 de
 isolatieprocedure
 en
 transplantatie
 van
 de
 eilandjes
 van
 Langerhans
in
het
LUMC
te
kunnen
analyseren,
is
het
noodzakelijk
informatie
in
te
winnen
over
de
 vasculatuur
en
immunologie
van
de
eilandjes
van
Langerhans
en
de
lever.
Hierna
kunnen
vervolgens
 oplossingen
gevonden
worden.



13
 


Multi
Disciplinaire
Opdracht
 


3.2 Fysiologie
van
de
eilandjes
van
Langerhans
en
de
lever
 3.2.1

Fysiologie
van
de
eilandjes
van
Langerhans


De
 eilandjes
 van
 Langerhans
 hebben
 een
 structuur
 die
 vergelijkbaar
 is
 met
 de
 renale
 glomeruli
 (figuur
5).
Het
vasculaire
systeem
van
het
eilandje
is
van
belang
voor
de
intracellulaire
communicatie
 tussen
de
endocriene
cellen,
het
exocriene
weefsel
van
de
pancreas
en
andere
organen.
Per
eilandje
 zijn
 er
 1‐5
 arteriolen,
 welke
 samen
 een
 capillair
 netwerk
 vormen.
 De
 eilandjes
 van
 Langerhans
 zijn
 parallel
aangesloten
 op
 de
arteriële
 circulatie
en
worden
zo
op
gelijke
momenten
blootgesteld
aan
 dezelfde
hormonale‐
en
voedingsstimuli.
Een
afferent
arteriool
zorgt
voor
de
bloedtoevoer
welke
aan
 één
 kant
 van
 het
 eilandje
 van
 Langerhans
 binnenkomt
 waarna
 deze
 meteen
 vertakt
 in
 capillairen
 (figuur
 5).
 Op
 deze
 wijze
 worden
 alle
 cellen
 binnen
 het
 eilandje
 geperfundeerd.2
 Tussen
 de
 bèta
 cellen
 en
 de
 Vascular
 Endothelial
 Cells
 (VECs)
 ligt
 een
 basaal
 membraan
 van
 slechts
 500
 nm.
 De
 insuline
 wordt
 opgeslagen
 in
 secretoire
 granulen,
 deze
 hebben
 een
 diameter
 van
 300
 nm.
 De
 granulen
 
 en
 bèta
 cellen
 die
 het
 dichtst
 bij
 het
 basale
 membraan
 liggen
 zijn
 hierom
 maar
 500
 nm
 verwijderd
van
het
arteriële
bloed.
De
endocriene
cellen,
die
aan
de
kant
liggen
waar
het
arteriool
 het
 eilandje
 van
 Langerhans
 binnenkomt,
 zullen
 als
 eerste
 geperfundeerd
 worden.
 De
 endocriene
 cellen
 aan
 de
 andere
 kant
 van
 het
 eilandje
 zullen
 als
 laatst
 van
 bloed
 worden
 voorzien.
 Het
 perfunderen
van
de
cellen
gebeurt
ongeacht
het
celtype.
De
verschillende
celtypen
alpha,
bèta,
delta
 en
PP
liggen
verspreid
in
het
eilandje
van
Langerhans
(figuur
5).2,14,15,16,17



 2

Figuur
5:
Architectuur
van
een
eilandje
van
Langerhans,
BEC
cellen
zijn
VECs. 


De
unieke
cellulaire
architectuur
heeft
meetbare
consequenties
voor
de
functie
van
de
eilandjes
van
 Langerhans.
Dit
komt
doordat
ze
in
grote
getallen
aanwezig
zijn
en
door
de
associatie
met
de
bèta
 cellen.
 Er
 zijn
 twee
 soorten
 kanalen
 die
 voor
 perfusie
 van
 de
 eilandjes
 van
 Langerhans
 verantwoordelijk
 zijn,
 de
 externe
 en
 interne
 kanalen.
 De
 externe
 kanalen
 zijn
 gelocaliseerd
 in
 de
 distale
 arteriolen
 en
 regelen
 de
 bloedstroom
 door
 het
 gehele
 eilandje.
 De
 interne
 kanalen
 worden
 gevormd
door
de
VECs,
welke
van
vorm
kunnen
veranderen
om
zo
capillairen
te
vernauwen
dan
wel
 te
verwijden.
Deze
interne
kanalen
zijn
gelocaliseerd
in
de
proximale
capillairen.
Behalve
de
arteriële
 aanvoer
 is
 de
 veneuze
 drainage
 eveneens
 een
 belangrijk
 functioneel
 onderdeel
 van
 de
 microcirculatie
 van
 de
 eilandjes.14
 Een
 gedetailleerde
 beschrijving
 van
 de
 veneuze
 afvoer
 staat
 in
 bijlage
 B‐B1.
 Op
 het
 gebied
 van
 de
 bloedstroom
 is
 er
 in
 de
 eilandjes
 van
 Langerhans
 sprake
 van
 autoregulatie.
 Deze
 regulatie
 vindt
 plaats
 om
 de
 eilandjes
 te
 voorzien
 van
 een
 adequate
 voorraad
 van
voedingsstoffen
en
om
metabolische
afvalproducten
en
hormonen
te
verwijderen
via
de
portale
 en
 systemische
 circulatie.
 De
 bloedstroom
 in
 de
 eilandjes
 wordt
 op
 een
 complexe
 manier
 gereguleerd.
Een
beschrijving
hiervan
is
opgenomen
in
bijlage
B‐B2.
Deze
regulatie
wordt
geïnitieerd
 14
 


Multi
Disciplinaire
Opdracht
 
 door
 signalen
 van
 het
 neurale,
 hormonale
 en
 circulatoire
 systeem.14,15,16,17
 De
 innervatie
 van
 het
 autonome
 zenuwstelsel
 zorgt
 voor
 een
 gecontroleerde
 en
 georganiseerde
 gepulseerde
 afgifte
 van
 insuline.
Dit
is
noodzakelijk
om
de
bloedglucose
waarde
binnen
een
nauwe
bandbreedte
te
houden.7
 Ondanks
 het
 feit
 dat
 de
 endocriene
 pancreas
 maar
 één
 procent
 van
 de
 gehele
 pancreas
 beslaat,
 krijgt
de
endocriene
pancreas
5%‐10%
van
de
bloedtoevoer
van
het
gehele
orgaan.
Dit
komt
mede
 door
de
verhoogde
dichtheid
van
het
capillaire
netwerk.
Ten
opzicht
van
het
exocriene
weefsel
heeft
 het
capillaire
netwerk
van
het
endocriene
weefsel
namelijk
een
vijf
maal
hogere
dichtheid.
Daarnaast
 is
het
capillaire
netwerk
van
de
eilandjes
van
Langerhans
meer
vertakt
en
heeft
het
tien
keer
meer
 fenestrae
 (figuur
 6).15
 Deze
 fenestrae
 zijn
 kleine
 openingen
 in
 het
 basale
 membraan
 waardoor
 insuline
afgegeven
wordt.




 15

Figuur
6:
Fenestrae. 


3.2.2

Vascularisatie
van
de
lever


Het
vasculaire
milieu
van
de
lever
bestaat
voor
20%
uit
bloed
van
de
arteria
hepatica
en
voor
80%
uit
 bloed
 van
 de
 vena
 porta
 welke
 bestaat
 uit
 gedesoxideerd
 bloed,
 rijk
 aan
 bacteriële
 producten,
 toxines
en
voedselantigenen.18
Hepatocyten
kennen
een
autoregulatie
als
het
gaat
om
extractie
van
 zuurstof
 uit
 de
 vena
 porta
 en
 de
 arteria
 hepatica
 als
 reactie
 op
 zuurstofconcentraties.
 De
 arteria
 hepatica
 voorziet
 in
 75%
 van
 de
 zuurstofbehoefte.
 Een
 leversinusoïd
 bevat
 aan
 haar
 zijden
 de
 terminale
 arteria
 hepatica,
 vena
 porta
 en
 de
 ductus
 choledochus
 en
 in
 het
 midden
 vormt
 zich
 de
 vena
 hepatica.
 De
 vena
 porta
 en
 arteria
 hepatica
 voegen
 in
 de
 sinusoïd
 samen.
 In
 de
 sinusoïd
 stroomt
het
bloed
over
een
lengte
van
250
μm
met
een
diameter
van
7‐15
μm
welk
gedilateerd
kan
 worden
tot
30
μm.
Vasoconstrictie
gebeurt
door
middel
van
endotheline
en
vasodilatatie
door
NO.
 De
terminale
portale
venule
heeft
een
diameter
van
15‐35
μm
waar
de
precapillaire
sfincter
van
de
 arteria
 hepatica
 een
 diameter
 van
 8‐15
 μm
 heeft.
 Omdat
 het
 geheel
 met
 lage
 drukken
 en
 kleine
 drukmarges
werkt,
is
het
erg
gevoelig
voor
portale
hypertensie.
De
terminale
vena
porta
heeft
een
 bloeddruk
van
50
mm
H2O
en
de
terminale
arteria
hepatica
een
bloeddruk
van
400‐500
mm
H2O.
In
 de
 leversinusoïd
 wordt
 deze
 druk
 teruggebracht
 tot
 de
 waarden
 van
 de
 terminale
 vena
 porta,
 dit
 wordt
gereguleerd
door
de
precapillaire
sfincter.
Over
de
lengte
van
de
sinusoïd
gaat
de
druk
verder
 terug
 naar
 10
 mm
 H2O.
 In
 de
 leversinusoïd
 stroomt
 bloed
 met
 een
 snelheid
 van
 407–451
 μm/sec
 watsignificant
lageris
dan
de
500‐1000μm/sec
in
overige
capillairbedden,
waar
de
druk
logischerwijs
 eveneens
hoger
is.
Deze
lage
snelheid
wordt
toegekend
aan
de
voordelen
die
dit
biedt
ten
opzichte
 van
 de
 metabolische
 uitwisseling
 tussen
 hepatocyten
 en
 het
 bloed.
 In
 het
 lumen
 van
 een
 sinusoïd
 zitten
poriën
tot
aan
twee
micrometer.
Daarnaast
kent
het
capillairbed
van
het
sinusoïd
geen
basale
 membraan.3,19
 3.2.3

Angiogenese


Het
angiogeneseproces
is
basaal
onder
te
verdelen
in
twee
fases,
waarbij
in
de
eerste
fase
factoren
 als
 Vascular
 Endothelial
 Growth
 Factor
 (VEGF)
 en
 basic
 Fibroblast
 Growth
 Factor
 (bFGF,
 of
 ook
 wel
 FGF‐2)
betrokken
zijn
die
de
mobilisatie
en
rekrutering
van
endotheel
(voorloper)
cellen
stimuleren
 (figuur
7).
 15
 


Multi
Disciplinaire
Opdracht
 



 Figuur
7:
Angiogenese.


In
 de
 tweede
 fase
 worden,
 met
 uitzondering
 van
 de
 kleinste
 capillairen,
 gladde
 spiercellen
 en
 pericyten
 gerekruteerd.20
 Daarnaast
 wordt
 er
 gedurende
 deze
 fase
 een
 extracellulaire
 matrix
 gevormd.
Deze
cellen
en
matrix
bewerkstelligen
de
stabilisatie
of
maturatie
van
de
in
de
vorige
fase
 aangemaakte
 vaten.
 De
 werking
 van
 groeifactoren
 is
 lokaal
 en
 berust
 op
 een
 chemische
 microgradiënt,
 waarbij
 interstitiële
 vloeistofstromingen
 een
 rol
 spelen.21
 Via
 chemotaxie
 kunnen
 cellen
 die
 betrokken
 zijn
 bij
 de
 angiogenese
 heel
 exact
 op
 de
 gewenste
 locatie
 komen.
 Dit
 gehele
 proces
 kan
 uiteindelijk
 dagen
 tot
 weken
 duren.
 Bij
 het
 ontbreken
 van
 de
 tweede
 fase
 zouden
 de
 vaten
 ongeorganiseerd
 groeien
 en
 daarnaast
 lek
 worden.
 Bij
 de
 stabilisatie
 van
 de
 bloedvaten
 is
 Platelet‐Derived
Growth
Factor
(PDGF)
verantwoordelijk
voor
de
rekrutering
van
gladde
spiercellen.
 Transforming
Growth
Factor‐ß
(TGF‐ß)
is
belangrijk
bij
de
productie
van
de
extracellulaire
matrix
en
 de
 correcte
 interactie
 tussen
 endotheel
 cellen
 en
 murale
 cellen,
 waaronder
 gladde
 spiercellen
 en
 pericyten.
 De
 secretie
 van
 angiogetische
 factoren
 wordt
 gereguleerd
 waardoor
 de
 concentraties
 binnen
 fysiologische
 grenzen
 blijven,
 buiten
 deze
 grenzen
 kunnen
 de
 groeifactoren
 een
 ongunstig
 effect
hebben.
Teveel
aan
VEGF
kan
namelijk
voor
lekkende
vaten
en
hypotensie
zorgen.
Naast
VEGF,
 TGF‐ß
en
PDGF
zijn
er
nog
meerdere
factoren
betrokken
bij
de
angiogenese.
Een
beschrijving
hiervan
 is
opgenomen
in
bijlage
B‐B3.

 3.2.4

Angiogenese
van
de
eilandjes
van
Langerhans


Angiogenese
 is
 zeer
 belangrijk
 bij
 de
 ontwikkeling
 van
 eilandjes
 van
 Langerhans
 gedurende
 de
 embryonale
 en
 vroege
 postnatale
 fase.
 Ontwikkeling
 van
 gevasculariseerde
 eilandjes
 is
 afhankelijk
 van
 de
 interactie
 tussen
 de
 endocriene
 cellen
 en
 de
 VECs.
 De
 ontwikkeling
 van
 de
 eilandjes
 van
 Langerhans
 kan
 opgedeeld
 worden
 in
 twee
 stappen.
 Tijdens
 de
 eerste
 stap
 induceren
 de
 VECs
 de
 ontwikkeling
 van
 de
 eilandjes
 uit
 het
 epitheel
 van
 de
 pancreas.
 Bij
 de
 tweede
 stap
 stimuleren
 de
 eilandjes
 de
 VECs
 om
 een
 vertakkend
 netwerk
 van
 capillairen
 binnen
 het
 groeiende
 eilandje
 te
 vormen.
 Wanneer
 de
 capillairen
 gevormd
 zijn,
 dienen
 deze
 gepermeabiliseerd
 te
 worden
 om
 zo
 insuline
af
te
geven
door
de
endotheel
laag
in
het
vasculaire
lumen.
Dit
gebeurd
via
fenestrae
welke
 een
diameter
hebben
tussen
de
50‐200
nm.
Het
afgeven
door
de
fenestrae
is
niet
de
enige
manier.
 Insuline
wordt
tevens
afgegeven
door
middel
van
transcytose
of
via
caveolae.15Caveolae
zijn
kleine
 instulpingen
in
het
basale
membraan
(figuur
8).


16
 


Multi
Disciplinaire
Opdracht
 



 15

Figuur
8:
Caveolae. 


Bij
 de
 vorming
van
 de
vascularisatie
 komt
als
belangrijkste
groeifactor
VEGF‐A
kijken.22
Deze
wordt
 door
 de
 eilandjes
 zelf
 in
 grote
 hoeveelheden
 uitgescheiden.
 Hierbij
 is
 het
 zo
 dat
 VECs
 naar
 de
 oorsprong
van
VEGF‐A
migreren
en
daar
proliferen.
Op
deze
manier
wordt
een
bloedvat
gevormd
in
 respons
op
VEGF‐A.
De
VECs
maken
niet
alleen
een
groot
deel
uit
van
het
volume
van
een
eilandje
 van
 Langerhans
 maar
 vervullen
 daarbij
 een
 deel
 van
 de
 functie
 van
 de
 eilandjes.
 Naast
 het
 zorgen
 voor
 de
 vascularisatie
 is
 VEGF‐A
 ook
 verantwoordelijk
 voor
 de
 fenestrae
 in
 de
 capillairen.
 Afwezigheid
van
VEGF‐A
laat
een
verminderde
dichtheid
van
het
vasculaire
netwerk
en
een
kleiner
 aantal
 fenestrae
 zien.
 Daarnaast
 zijn
 een
 hoger
 aantal
 caveolae
 en
 een
 verandering
 van
 het
 basale
 membraan
te
zien.
Doordat
de
afgifte
niet
alleen
via
de
fenestrae
verloopt
is
er
bij
afwezigheid
van
 VEGF‐A
 alsnog
 sprake
 van
 glucose
 regulatie.
 Gezegd
 kan
 worden
 dat
 VEGF‐A
 nodig
 is
 voor
 de
 nauwkeurige
 afstemming
 van
 de
 glucose
 regulatie.
 VEGF‐A
 blijkt
 er
 niet
 voor
 te
 zorgen
 dat
 de
 eilandjes
van
Langerhans
langs
de
arteriën
ontwikkelen
maar
het
is
wel
van
belang
bij
het
ontstaan
 van
het
capillaire
netwerk.14,15,23
 3.2.5

Angiogenese
van
de
lever


De
 lever,
 als
 kwetsbaar
 orgaan,
 is
 sterk
 gebaat
 bij
 hepatische
 angiogenese
 die
 de
 leverstructuur
 intact
houdt.
Het
betreft
een
interactie
van
pro‐angiogenetische
en
anti‐angiogenetische
factoren
en
 cytokines,
welke
de
angiogenese
controleert.
VEGF
wordt
afgegeven
door
de
hepatocyten.
De
rol
van
 NO
 is
 controversieel,
 het
 beschermt
 hepatocyten
 bij
 lage
 concentraties
 en
 zorgt
 voor
 celschade
 bij
 overproductie.
De
exacte
werking
van
de
angiogenese
in
de
lever
en
de
rol
van
NO
staat
beschreven
 in
bijlage
B‐B4.
 3.2.6

Samenvattend


Het
 vasculaire
 systeem
 van
 het
 eilandje
 van
 Langerhans
 is
 van
 belang
 voor
 de
 intracellulaire
 communicatie
 tussen
 de
 endocriene
 cellen,
 het
 exocriene
 weefsel
 van
 de
 pancreas
 en
 andere
 organen.
 Het
 eilandje
 bestaat
 uit
 een
 unieke
 cellulaire
 architectuur
 welke
 vele
 cellen
 bevat
 met
 allerlei
verschillende
functionele
eigenschappen.
De
regulatie
van
de
bloedvoorziening
en
de
insuline
 afgifte
is
zeer
complex.
De
regulatie
wordt
geïnitieerd
door
signalen
van
het
neurale,
hormonale
en
 circulatoire
systeem.
De
lever
kent
tevens
een
regulatiemechanisme
als
het
gaat
om
ontvangst
van
 zuurstof
 uit
 de
 vena
 porta
 en
 de
 arteria
 hepatica
 als
 reactie
 op
 zuurstofgradient.
 Hepatocyten
 zijn
 verantwoordelijk
voor
deze
autoregulatie.
In
de
terminale
portale
venule
wordt
met
lage
drukken
en
 drukmarges
 gewerkt.
 De
 lever
 kent
 lage
 stroomsnelheden
 en
 een
 lage
 zuurstofdruk.
 In
 het
 leversinusoïd
wordt
de
bloeddruk
van
de
arteria
hepatica
gereguleerd
door
de
precapillaire
sfincter.
 Angiogenese
is
zeer
belangrijk
bij
de
ontwikkeling
van
eilandjes
van
Langerhans.
Hoe
sneller
eilandjes
 gevasculariseerd
worden,
des
te
beter
de
korte
termijn
overleving.
De
lever
is
tevens
sterk
gebaat
bij
 angiogenese.
 Door
 middel
 van
 angiogenese
 kan
 de
 leverstructuur
 intact
 gehouden
 worden.
 Hepatocyten
dragen
hieraan
bij
door
zelf
alle
factoren
te
produceren
en
te
reguleren.
 17
 


Multi
Disciplinaire
Opdracht
 


3.3 Immuunreactie
van
de
lever
en
de
werking
van
immunosuppressiva
 3.3.1

Immuunreactie
van
de
lever


De
lever
kent
een
verrijkt
aangeboren
immuunsysteem(figuur
9).
Dit
orgaan
is
voorzien
van
veel
niet‐ specifieke
afweercellen
en
produceert
80%–90%
van
alle
complement
componenten.



 Figuur
9:
Aangeboren
immuunsysteem
van
de
lever.


Enige
specificiteit
die
binnen
dit
systeem
valt,
is
PAMP
herkenning
op
virussen
en
gram
negatieve
en
 positieve
 bacteriën.
 De
 cellen
 die
 binnen
 dit
 aangeboren
 immuunsysteem
 van
 belang
 zijn,
 zijn
 de
 Natural
Killer
(NK)
cellen,
de
NKT
cellen
en
de
T
Cell
Receptor
γδ‐T
(TCR
γδ‐T
)
cellen.

 De
TCR
γδ‐T
cellen
bevinden
zich
vooral
in
de
intra‐epitheliale
structuren
en
in
de
lever,
waar
deze
 15%–25%
van
de
T
cel
populatie
innemen.
Er
is
echter
nog
niet
veel
aandacht
besteed
aan
de
exacte
 rol
van
TRC
γδ‐T
cellen
in
de
leverimmunologie.
Aanneembaar
is
wel
dat
de
TCR
γδ‐T
cellen
een
rol
 spelen
 in
 de
 reactie
 tegen
 pathogenen
 en
 getransformeerde
 cellen.
 De
 lever
 heeft
 daarnaast
 een
 verhoogde
concentratie
NKT
cellen.
De
NKT
cel
heeft
eigenschappen
van
zowel
de
TCR
αβ
(reguliere)
 T
cel
als
van
de
NK
cel.
Klassieke
NKT
cellen
produceren
type
I
en
type
II
cytokines.
Niet‐klassieke
NKT
 cellen
produceren
alleen
type
I
cytokines.
Type
1
cytokines
zijn
betrokken
bij
de
T
helper
cel
1
(Th1)
 respons
en
Type
2
cytokines
zijn
betrokken
bij
de
Th2
respons.24,25,26


18
 


Multi
Disciplinaire
Opdracht
 
 NK
cellen
vallen
in
de
mens
onder
te
verdelen
in
twee
subroepen
namelijk
CD56dim
en
CD56bright,
die
 verschillende
 eigenschappen
 hebben
 afhankelijk
 van
 de
 locatie.
 De
 CD56brightCD16‐
 NK
 cellen
 bevinden
zich
voornamelijk
in
de
lymfeklieren
en
produceren
cytokines
zoals
IFN‐γ
in
respons
op
IL‐ 12,
 IL‐15
 en
 IL‐18.
 Van
 de
 CD56dimCD16+
 NK
 cellen
 bevindt
 90%
 zich
 in
 het
 perifere
 bloed
 en
 in
 de
 milt.
Deze
cellen
uiten
perforine,
zijn
cytotoxisch
en
produceren
IFN‐γ.
Gezien
de
embryologische
en
 vasculaire
 correlatie
 tussen
 de
 milt
 en
 de
 lever
 kan
 aangenomen
 worden
 dat
 de
 lever
 vooral
 type
 CD56dimCD16+
NK
cellen
bevat.24,25
 3.3.2

Werking
van
immunosuppressiva


Om
 de
 immuunreactie
 na
 transplantatie
 van
 de
 eilandjes
 van
 Langerhans
 te
 onderdrukken,
 wordt
 gebruik
 gemaakt
 van
 immunosuppressiva.5,27
 In
 het
 LUMC
 worden
 kort
 voor
 de
 transplantatie
 de
 immunosuppressiva
 bestaande
 uit
 Rapamycin
 en
 Tacrolimus
 toegediend.
 Deze
 zijn
 glucocorticoïde
 vrij
 en
 worden
 in
 combinatie
 toegediend
 om
 zo
 de
 toxiciteit
 te
 verlagen.
 Deze
 immunosuppressiva
 hebben
daarnaast
een
werking
op
de
lever,
voornamelijk
met
betrekking
tot
de
revascularisatie
en
 proliferatie
van
verscheidende
levercellen.
De
werking
van
Rapamycin
heeft
tot
doel
het
bevorderen
 van
 de
 acceptatie
 van
 het
 transplantaat
 door
 de
 ontvanger.
 Dit
 wordt
 bewerkstelligd
 door
 het
 blokkeren
 van
 T
 en
 B
 cellen.28
 Tacrolimus
 behoort
 tot
 de
 categorie
 van
 calcineurine
 inhibitoren,
 welke
bindt
aan
het
FK‐506
eiwit
en
zodoende
een
complex
vormt
die
calcineurine
remt.
Het
effect
 hiervan
 is
 dat
 de
 T
 lymfocyt
 signaaltransductie
 en
 de
 IL‐2
 transcriptie
 worden
 geremd.
 Daarnaast
 worden
monoclonale
anti‐CD25
antilichamen
toegediend
om
het
immuunsysteem
te
onderdrukken
 en
om
zo
een
acute
transplantaatafstoting
te
voorkomen.
De
antilichamen
remmen
de
interactie
van
 IL‐2
en
CD25,
respectievelijk
een
cytokine
en
een
IL‐receptor
alpha‐ketting
op
een
geactiveerde
T‐cel.
 Het
effect
is
een
blokkade
van
de
geactiveerde
T‐cel.9,29,30,31
 3.3.3

Samenvattend


De
 lever
 kent
 een
 verrijkt
 aangeboren
 immuunsysteem.
 De
 cellen
 die
 binnen
 dit
 aangeboren
 immuunsysteem
 van
 belang
 zijn,
 zijn
 de
 NK
 cellen,
 de
 NKT
 cellen
 en
 de
 TCR
 γδ‐T
 cellen.
 Om
 de
 immuunreactie
 na
 transplantatie
 van
 de
 eilandjes
 van
 Langerhans
 te
 onderdrukken,
 wordt
 gebruik
 gemaakt
van
immunosuppressiva.


19
 


Multi
Disciplinaire
Opdracht
 


4
 De
 problemen
 bij
 de
 isolatie
 en
 transplantatie
 van
 de
 eilandjes
 van
 Langerhans
in
de
lever
 4.1 De
problemen
bij
de
isolatie
en
transplantatie
van
eilandjes
van
Langerhans
in
de
lever
 met
betrekking
tot
de
inbedding
 4.1.1

Isolatie


De
 aanwezigheid
 van
 endocrien
 endotheel,
 welke
 voortkomt
 uit
 de
 uitgroeiende
 angiogenese,
 is
 grotendeels
afhankelijk
van
de
isolatieprocedure.
De
vraag
is
in
hoeverre
de
vasculaire
structuur
en
 de
 endotheelcellen
 in
 de
 eilandjes
 van
 Langerhans
 bewaard
 blijven
 na
 de
 enzymatische
 bewerking
 van
de
pancreas.
Als
de
vasculatuur
na
de
bewerking
verloren
gaat,
is
dit
mogelijk
aan
te
wijzen
als
 de
 grootste
 veroorzaker
 van
 necrose
 van
 de
 eilandjes
 van
 Langerhans
 in
 de
 eerste
 tien
 dagen
 na
 transplantatie.
 Zoals
 eerder
 beschreven
 zullen
 de
 eilandjes
 door
 gebrek
 aan
 goede
 vaatvoorziening
 door
hypoxie
te
gronde
gaan.
 4.1.2

Transplantatie


Bij
 transplantatie
 van
 de
 eilandjes
 van
 Langerhans
 in
 de
 vena
 porta
 emboliseren
 de
 eilandjes
 in
 de
 levervasculatuur.
 Er
 is
 geen
 noemenswaardige
 adhesiefactor
 van
 het
 endotheel
 van
 de
 vena
 porta
 betrokken
 bij
 de
 embolisatie.
 Positionering
 van
 de
 donoreilandjes
 is
 vooral
 toe
 te
 schrijven
 aan
 de
 grootte
 van
 de
 eilandjes
 ten
 opzichte
 van
 de
 diameter
 van
 het
 capillair.
 Omdat
 de
 eilandjes
 een
 grootte
 hebben
 vanaf
 20
 μm
 is
 het
 aanneembaar
 dat
 deze
 de
 leversinusoïd
 niet
 bereiken
 en
 een
 terminale
vena
porta
zullen
blokkeren.
Het
endotheel
is
hier
continu
en
heeft
enkel
de
functie
van
 transport
 van
 bloed
 en
 het
 voorzien
 in
 zuurstof
 en
 voedingsstoffen
 aan
 de
 omgeving.
 Op
 het
 moment
 dat
 een
 eilandje
 van
 Langerhans
 geëmboliseerd
 is,
 zal
 het
 zich
 moeten
 voorzien
 in
 de
 essentiële
stoffen
vanuit
het
bloed.

 Afhankelijk
van
de
grootte
van
het
eilandje
zal
bij
een
aantal
cellen
vrijwel
direct
hypoxie
ontstaan.
 Zuurstof
 kent
 een
 diffusie
 afstand
 van
 100‐200
 μm,
 welke
 in
 de
 lever
 lager
 zal
 zijn
 door
 de
 lagere
 zuurstofspanning,
 waardoor
 deze
 enkele
 tientallen
 micrometer
 zal
 bedragen.
 Kleinere
 eilandjes
 hebben
hierdoor
een
grotere
overlevingskans
dan
de
grotere
eilandjes.
De
grotere
eilandjes
hebben
 een
maximale
grootte
van
400
µm.
Hier
staat
tegenover
dat
een
eilandje
van
400
μm
naar
schatting
 103
keer
zoveel
insuline
produceert
als
een
eilandje
van
40
μm.
Het
effect
van
de
overleving
van
een
 groter
eilandje
van
Langerhans
op
de
insulinehomeostase
is
hierdoor
veel
groter
dan
het
effect
dat
 de
 overleving
 van
 een
 kleiner
 eilandje
 met
 zich
 meebrengt.
 Een
 succesvolle
 transplantatie
 is
 dus
 sterk
 gebaat
 bij
 de
 overleving
 van
 deze
 grotere
 eilandjes.
 Door
 de
 hypoxische
 toestand
 van
 de
 eilandjes
van
Langerhans
na
transplantatie
zal
er
ingroei
van
endotheel
plaatsvinden
voor
de
vorming
 van
nieuwe
capillairen,
dit
gebeurt
met
een
snelheid
van
ongeveer
100
μm
per
dag.
De
vorming
van
 nieuwe
capillairen
gebeurt
voornamelijk
via
angiogenese.
In
principe
zou
dit
voldoende
moeten
zijn
 om
 onder
 optimale
 omstandigheden
 binnen
 een
 paar
 dagen
 de
 eilandjes
 te
 voorzien
 in
 de
 zuurstofbehoefte
 en
 deze
 te
 laten
 functioneren.
 Na
 de
 vorming
 van
 voldoende
 endotheel
 zal
 er
 echter
 remodellering
 vanuit
 de
 arteria
 hepatica
 plaats
 moeten
 vinden
 voordat
 er
 daadwerkelijk
 bloed
kan
stromen.
Daarnaast
zorgt
een
lagere
bloeddruk
voor
minder
hemodynamische
shear
stress
 wat
 een
 stimulator
 is
 van
 bloedvatvorming.32
 Voor
 de
 angiogenese
 is
 het
 van
 belang
 dat
 de
 endotheelcellen
 van
 de
 eilandjes
 voldoende
 groeifactoren
 produceren.
 Een
 teveel
 aan
 VEGF
 kan
 zorgen
 voor
 lekkende
 vaten
 en
 hypotensie
 wat
 een
 ongunstig
 effect
 heeft
 op
 de
 perfusie
 van
 de
 20
 


Multi
Disciplinaire
Opdracht
 
 eilandjes
 van
 Langerhans.33
 Bij
 de
 inbedding
 zouden
 de
 bloedvaten
 van
 de
 eilandjes
 niet
 efficiënt
 kunnen
aansluiten
op
het
bestaande
vaatbed
van
de
lever.
Ondanks
dat
er
angiogenese
plaatsvindt,
 zullen
de
eilandjes
alsnog
niet
goed
geperfundeerd
worden.
Voorafgaand
aan
de
transplantatie
van
 de
 eilandjes
 van
 Langerhans
 ontstaat
 door
 het
 toedienen
 van
 Rapamycin
 een
 probleem
 op
 het
 gebied
van
de
angiogenese.
Rapamycin
remt
onder
andere
VEGF
en
PDGF,
waardoor
de
angiogenese
 in
emboliserende
eilandjes
van
Langerhans
vertraagd
wordt.
 Angiogenese
 kan
 zowel
 vanuit
 de
 lever
 als
 vanuit
 de
 eilandjes
 van
 Langerhans
 plaatsvinden.
 In
 de
 praktijk
blijkt
er
een
mosaïcisme
van
ingroei
van
leverendotheel
en
uitgroei
van
eilandjes
endotheel
 te
 bestaan.7
 Functioneel
 gezien
 kunnen
 er
 vraagtekens
 gezet
 worden
 bij
 de
 ingroei
 van
 leverendotheel
in
de
eilandjes
van
Langerhans
omdat
het
eigen
endotheel
andere
eigenschappen
en
 functies
heeft
bij
de
regulatie
van
de
bloedstroom
en
afgifte.
Verder
is
een
homogene
verspreiding
 van
 de
 eilandjes
 in
 de
 terminale
 vena
 portae
 van
 belang.
 Wanneer
 meerdere
 eilandjes
 in
 dezelfde
 terminale
vena
porta
emboliseren,
zullen
de
eilandjes
aan
de
veneuze
zijde
een
sterke
hypoxie
gaan
 vertonen.
Deze
hypoxie
ontstaat
doordat
er
geen
spontane
diffusie
met
zuurstof
uit
het
bloed
plaats
 kan
vinden.33
Bij
coagulatie
van
eilandjes
treedt
hetzelfde
effect
op.
De
hoeveelheid
bloed
die
door
 de
allogene
eilandjes
van
Langerhans
in
de
lever
stroomt,
is
per
definitie
kleiner.
Waar
de
eilandjes
in
 de
 pancreas
 te
 maken
 krijgen
 met
 een
 stroomsnelheid
 van
 het
 bloed
 van
 gemiddeld
 3.9*10‐3
 ms‐1
 krijgen
de
eilandjes
in
de
terminale
vena
portae
te
maken
met
een
stroomsnelheid
van
4.3*10‐4
ms‐1.I
 Het
 verschil
 in
 bloedflow
 is
 evenredig
 aangezien
 de
 diameter
 van
 de
 terminale
 hepatische
 venule
 vergelijkbaar
is
met
een
terminaal
arteriool
in
de
pancreas.
Deze
kleinere
bloedflow,
samenhangend
 met
 de
 verlaagde
 zuurstofdruk,
 heeft
 naast
 functionele
 invloeden
 op
 de
 lange
 termijn
 vooral
 een
 diffusionele
invloed
op
de
korte
termijn
overleving
van
eilandjes
tot
aan
het
punt
tissue
engineered
 construct
van
volledige
inbedding.
 Op
het
gebied
van
de
communicatie
tussen
de
eilandjes
en
de
lever
zijn
de
grootste
problemen
aan
 te
 wijzen
 bij
 de
 interacties
 die
 directe
 gevolgen
 hebben
 op
 de
 overleving
 van
 de
 eilandjes
 van
 Langerhans
en
het
functioneren.
Bij
de
lever
als
ontvangend
orgaan
zijn
deze
problemen
minder
aan
 te
wijzen
omdat
niet
bewezen
is
dat
bij
de
transplantatie
volgens
het
huidige
protocol
de
leverfunctie
 achteruit
gaat.
De
lever
wordt
via
de
sympatische
en
parasympatische
routes,
de
plexus
coeliacus
en
 de
nervus
vagus,
geïnnerveerd.
Deze
innervatie
is
gelijk
aan
die
van
de
pancreas.3
In
de
praktijk
blijkt
 dat
na
zes
weken
de
eilandjes
van
Langerhans
in
de
lever
weer
geïnnerveerd
worden.
Dit
is
te
zien
 aan
de
aanwezigheid
van
het
georganiseerd
pulserend
afgeven
van
insuline.
Deze
innervatie
wordt
 hersteld
 door
 het
 aangroeien
 van
 zenuweinden
 vanuit
 de
 lever
 door
 middel
 van
 groeifactoren
 (NGF).3
 




























































 I


Gebruikmakend
van
de
Wet
van
Hagen‐Poiseuille:


Flow
berekening
in
eilandje
van
Langerhans



























Flow
berekening
in
terminale
porta


















 



 21
 


Multi
Disciplinaire
Opdracht
 


4.2 De
problemen
bij
de
isolatie
en
transplantatie
van
eilandjes
van
Langerhans
in
de
lever
 met
betrekking
tot
de
immuunreactie
 Tijdens
 de
 isolatie
 en
 transplantatie
 van
 de
 eilandjes
 van
 Langerhans
 vinden
 achtereenvolgens
 een
 pro‐ontstekingsfase,
een
hyperacute
fase
en
een
acute
fase
plaats.
Al
deze
fasen
hebben
invloed
op
 de
overleving
van
de
eilandjes
van
Langerhans
in
de
lever
(figuur
10).




 Figuur
10:
Immuunreacties
betrokken
bij
de
isolatie
en
transplantatie
van
de
eilandjes
van
Langerhans.


4.2.1

Isolatie


Door
stress
tijdens
de
procedure
ontstaat
er
endotheelschade
in
de
vasculatuur
van
de
eilandjes
van
 Langerhans.10,34
 Door
 deze
 endotheelschade
 komen
 de
 geïsoleerde
 eilandjes
 in
 de
 pro‐ ontstekingsfase.
In
deze
fase
komen
de
volgende
cytokines
vrij,
IL‐1,
IL‐6,
IL‐8,
Tumor
Necrose
Factor
 α
(TNF‐α)
en
IFN‐γ.
Deze
cytokines
dragen
bij
aan
het
ontstaan
van
de
hyperacute
fase.
 4.2.2

Transplantatie


Doordat
 bij
 de
 allogene
 transplantatie
 van
 eilandjes
 van
 Langerhans
 de
 eilandjes
 in
 contact
 komen
 met
bloed
wordt
de
hyperacute
fase
geïnduceerd.
De
niveaus
van
IL‐1
en
TNF‐α
nemen
verder
toe
en
 spelen
een
grote
rol
bij
de
afstoting
van
het
transplantaat
op
korte
termijn.
Bij
de
hyperacute
fase
 zijn
 locale
 apoptosemechanismen,
 ontstekingsmechanismen,
 cytokines
 en
 bloedstollingelementen
 betrokken.10
 Coagulatiefactoren,
 bloedplaatjes
 aggregatie,
 complement
 activatie,
 neutrofiele
 granulocyten
en
monocyten
zijn
betrokken
bij
het
locale
ontstekingsmechanisme.
Deze
reactie
is
ook
 wel
bekend
onder
de
naam
Instant
Blood‐Mediated
Inflammatory
Reaction
(IBMIR),
welke
een
grote
 factor
is
gebleken
op
het
gebied
van
afstoting
van
de
eilandjes
van
Langerhans
kort
na
transplantatie.
 34,35 
 Coagulatie
kan
worden
geïnduceerd
door
de
intrinsieke
of
extrinsieke
route.
Bij
de
transplantatie
van
 eilandjes
 van
 Langerhans
 vinden
 beide
 wegen
 plaatst.
 Na
 een
 transplantatie
 wordt
 de
 intrinsieke
 route
geactiveerd
via
collageen
en
andere
negatief
geladen
moleculen
die
zich
op
het
oppervlak
van
 22
 


Multi
Disciplinaire
Opdracht
 
 de
 eilandjes
 van
 Langerhans
 bevinden.
 Via
 de
 Tissue
 Factor
 (TF)
 wordt
 de
 extrinsieke
 route
 geactiveerd.
 TF
 komt
 tot
 expressie
 in
 de
 alpha
 en
 bèta
 cellen
 van
 de
 geïsoleerde
 eilandjes
 van
 Langerhans,
 dit
 wordt
 samen
 met
 insuline
 en
 glucagon
 afgegeven.
 Door
 de
 aanwezigheid
 van
 TF
 worden
anti‐coagulatie
mechanismen
geremd.
Na
afloop
van
de
transplantatie
van
de
eilandjes
van
 Langerhans
 worden
 bloedplaatjes
 geactiveerd
 door
 coagulatie
 met
 trombine.
 Deze
 geactiveerde
 bloedplaatjes
hebben
een
stimulerend
effect
op
de
coagulatie.
Het
complementsysteem
kan
op
drie
 verschillende
 manieren
 geactiveerd
 worden.
 Bij
 de
 transplantatie
 van
 de
 eilandjes
 van
 Langerhans
 lijken
slechts
de
alternatieve
route
en
de
lectine
route
een
rol
te
spelen.
De
alternatieve
route
wordt
 geactiveerd
 door
 herkenning
 van
 lichaamsvreemde
 oppervlakte
 structuren.
 De
 lectine
 route
 wordt
 geactiveerd
 door
 herhaalde
 herkenning
 van
 microbiële
 polysacchariden.18,34
 Na
 het
 eerste
 uur
 na
 transplantatie
 wordt
 het
 coagulatieproces,
 de
 bloedplaatjes
 activatie
 en
 de
 complementactivatie
 gevolgd
door
infiltratie
van
de
eilandjes
door
CD11b+
neutrofiele
granulocyten
en
macrofagen.
In
dit
 stadium
zijn
T
en
B
lymfocyten
nog
niet
aanwezig.
Trombine
stimuleert
receptoren
die
door
protease
 geactiveerd
 moeten
 worden.
 Deze
 geactiveerde
 receptoren
 zijn
 aanwezig
 op
 granulocyten
 en
 monocyten
 waardoor
 ontstekingscytokines
 geproduceerd
 worden.
 De
 ontstekingscytokines
 zorgen
 voor
schade
aan
de
bèta
cellen
en
zijn
dus
cytotoxisch
voor
de
eilandjes
van
Langerhans.
De
schade
 wordt
 veroorzaakt
 door
 activatie
 van
 verscheidene
 stress‐signaleringsroutes
 waaronder
 apoptose
 van
 de
 eilandjes
 van
 Langerhans
 welke
 hoofdzakelijk
 geïnduceerd
 wordt
 door
 TNF‐α
 signalering
 en
 stimulatie
van
Fas
Ligand
(FasL)
expressie.
TF,
fibrine
en
fibrinogeen
hebben
tevens
een
activerende
 werking
op
macrofagen,
welke
een
nadelig
effect
hebben
op
de
acceptatie
van
het
transplantaat.34
 De
 acute
 fase
 volgt
 op
 de
 hyperacute
 fase,
 waarbij
 meerdere
 cellen
 en
 cellulaire
 routes
 betrokken
 zijn
die
er
uiteindelijk
voor
zorgen
dat
de
eilandjes
van
Langerhans
vernietigd
worden
(figuur
11).




 Figuur
11:
Acute
fase.


Allereerst
spelen
de
CD8+
T
cellen
een
grote
rol
in
gemediteerde
transplantaat
afstoting.
De
CD8+
T
 cellen
zijn
zowel
in
staat
tot
contact‐afhankelijke
cytotoxiteit
als
uitgebreide
cytokine
productie.
Bij
 de
 contact‐afhankelijke
 cytotoxiciteit
 spelen
 perforine
 en
 FasL
 een
 rol.
 Perforine
 afhankelijke
 cel
 vernietiging
betreft
geactiveerde
CD8+
T
cellen
die
doormiddel
van
HLA
klasse
I
contact
cytotoxische
 23
 


Multi
Disciplinaire
Opdracht
 
 granulen
laten
vrij
komen
in
de
target
cel.
Perforine
maakt
de
cel
permeabel
zodat
granzymen
in
het
 cytoplasma
 van
 de
 bèta
 cel
 komen,
 om
 zo
 apoptotische
 routes
 te
 activeren.
 Bij
 FasL
 vernietiging
 betreft
het
geactiveerde
CD8+
T
cellen
die
de
FasL
expressie
op
het
cel
oppervlak
hebben.
FasL
bindt
 aan
zijn
ligand
op
de
bèta
cel
welke
uiteindelijk
leidt
tot
apoptose
van
de
bèta
cel.
Via
deze
effector
 routes
 is
 het
 mogelijk
 om
 efficiënte
 afstoting
 van
 het
 eilandjes
 transplantaat
 in
 vivo
 te
 induceren.
 Tevens
 werken
 de
 CD8+T
 cellen
 met
 behulp
 van
 cytokines
 waarbij
 IFN‐γ
 een
 grote
 rol
 speelt.
 Het
 blijkt
 dat
 CD8+
 T
 cellen
 IFN‐γ
 meer
 nodig
 hebben
 dan
 perforine
 en
 FasL
 expressie.
 De
 concentratie
 CD8+
T
cellen
in
de
lever
is
lager
dan
in
de
rest
van
het
lichaam,
waardoor
de
lever
als
locatie
voor
 transplantatie
van
de
eilandjes
van
Langerhans
een
positievere
invloed
heeft
op
deze
route
van
de
 immuunreactie.
 IFN‐γ,
 maar
 ook
 IL‐1α,
 IL‐1ß
 en
 NO,
 zorgt
 voor
 een
 up‐regulatie
 van
 FasL
 op
 de
 eilandjes
 van
 Langerhans.
 Een
 geheel
 ander
 effect
 van
 IFN‐γ
 is
 het
 zorgen
 voor
 inductie
 van
 tolerantie
van
het
transplantaat,
mogelijk
door
het
remmende
effect
van
IFN‐γ
op
T
cel
proliferatie.
 IFN‐γ
 heeft
 dus
 vele
 mogelijke
 functies
 in
 vivo,
 het
 is
 zowel
 een
 negatieve
 regulator
 als
 een
 pathogene
 mediator
 van
 de
 respons
 op
 het
 transplantaat,
 afhankelijk
 van
 de
 omstandigheden.
 De
 exacte
bijdrage
van
IFN‐γ
op
de
afstoting
is
echter
nog
niet
geheel
duidelijk.36,37
 NK
 cellen
 lijken
 een
 belangrijke
 rol
 te
 spelen
 bij
 de
 tolerantie
 van
 het
 transplantaat.
 Via
 perforine
 zorgen
ze
voor
vernietiging
van
T
cellen.
Er
bestaan
verschillende
theorieën
over
de
werkwijze
van
dit
 mechanisme.
Hoe
het
exact
in
zijn
werk
gaat
is
nog
onbekend.23,38
Ook
de
NKT
cellen
zijn
betrokken
 bij
de
afstoting
van
eilandjes
van
Langerhans.
De
NKT
cellen
activeren
de
CD4+
Th1
en
CD8+
T
cellen.
 Specifieke
 cellen
 die
 betrokken
 zijn
 bij
 de
 afstoting
 van
 het
 transplantaat
 zijn
 de
 Vα
 14
 NKT
 cellen
 welke
 in
 een
 verhoogde
 concentratie
 aanwezig
 zijn
 in
 de
 lever.
 Deze
 Vα
 14
 NKT
 cellen
 worden
 geactiveerd
door
de
transplantatie
(figuur
12).




 Figuur
12:
Werkingsmechanisme
Vα
14
NKT
cellen.


IL‐12
zorgt
voor
de
activatie
van
Vα
14
NKT
cellen.
Vα
14
NKT
cellen
activeren
op
hun
beurt
weer
de
 Gr1+
 CD11b+
 cellen,
 dit
 proces
 kan
 al
 6
 uur
 na
 de
 transplantatie
 optreden.
 De
 Gr‐1+
 CD11b+
 cellen
 produceren
IFN‐γ,
welke
vervolgens
de
IFN‐γ
secretie
door
andere
cellen
stimuleert
waaronder
de
NK
 en
de
CD8+
T
cellen.39.40
Doordat
de
concentratie
van
de
NKT
cellen
in
de
lever
hoger
is
dan
in
de
rest
 van
het
lichaam,
heeft
de
lever
als
locatie
voor
transplantatie
van
de
eilandjes
van
Langerhans
een
 negatievere
invloed
op
deze
route
van
de
immuunreactie.

 4.2.3

Problemen
bij
het
gebruik
van
immunosuppressiva


Om
de
acute
fase
te
onderdrukken
wordt
gebruik
gemaakt
van
immunosuppressiva.
De
effectiviteit
 moet
 echter
 afgewogen
 worden
 tegenover
 de
 toxiciteit.
 Het
 probleem
 bij
 transplantatie
 van
 eilandjes
is
dat
veel
corticosteroïden
bèta
cellen
beschadigen
en
de
insuline
productie
remmen.
Om
 deze
reden
wordt
er
uitsluitend
gekozen
voor
glucocorticoïde
vrije
immunosuppressiva.
Deze
vorm
 van
 immunosuppressiva
 blijken
 nog
 niet
 optimaal
 te
 zijn,
 ze
 zijn
 nog
 steeds
 toxisch
 voor
 de
 bèta
 cellen
 en
 remmen
 de
 angiogenese.9,29,30,31
 De
 expressie
 van
 groeifactoren
 zoals
 TGF‐ß,
 Connective
 Tissue
 Growth
 Factor
 (CTGF),
 VEGF
 en
 PDGF
 wordt
 in
 de
 aanwezigheid
 van
 Rapamycin
 down‐ 24
 


Multi
Disciplinaire
Opdracht
 
 gereguleerd.41
 Behalve
 de
 directe
 negatieve
 effecten
 op
 het
 transplantaat
 brengen
 de
 immunosuppressiva
 ook
 indirecte
 gevolgen
 met
 zich
 mee.
 Zo
 zal
 een
 patiënt
 gevoeliger
 zijn
 voor
 infecties
en
virus‐geassocieerde
tumoren.7
 


25
 


Multi
Disciplinaire
Opdracht
 


4.3 Samenvatting
van
de
problematiek
 Gezien
 de
 insulineproductie
 is
 overleving
 van
 de
 grotere
 eilandjes
 van
 Langerhans
 belangrijk.
 Er
 zit
 echter
 een
 vertraging
 in
 de
 vorming
 van
 nieuwe
 vasculatuur
 om
 necrose
 als
 gevolg
 van
 hypoxie
 tegen
te
gaan.
Apoptose
wordt
geïnitieerd
door
het
immuunsysteem.
De
homogene
verspreiding
van
 de
eilandjes
speelt
een
essentiële
rol
bij
hypoxie.
Schade
aan
de
eilandjes
zet
aan
tot
een
hyperacute
 afstotingsreactie
 van
 het
 transplantaat.
 Verder
 spelen
 de
 levereigen
 NKT
 cellen
 een
 rol
 bij
 de
 afstoting.
Aanwezigheid
van
NK
cellen
in
de
lever
verhogen
juist
de
tolerantie.
De
lage
bloeddruk
in
 de
 lever,
 en
 dus
 de
 lage
 stroomsnelheid
 en
 zuurstofdruk,
 is
 een
 erg
 belangrijke
 factor
 voor
 de
 overleving
 van
 de
 eilandjes
 tot
 aan
 vasculaire
 inbedding.
 Ingroeiend
 leverendotheel
 zal
 geremodelleerd
 moeten
 worden,
 wat
 vraagt
 om
 juiste
 afstemming
 tussen
 verschillende
 groeifactoren.
 Echter
 worden
 zowel
 VEGF
 en
 PDGF
 geremd
 door
 Rapamycin,
 welke
 ook
 immunologisch
toxisch
en
functioneel
remmend
is
voor
de
bèta
cel.
Daarnaast
remt
de
insuline
die
al
 in
 het
 transplantaat
 aanwezig
 is
 de
 vasculaire
 inbedding.
 Aanwezigheid
 van
 allogeen
 endocrien
 endotheel
verzorgt
endotheliale
uitgroei
uit
het
eilandje,
wat
naast
functionele
voordelen
een
grote
 tijdwinst
 kan
 opleveren
 bij
 de
 inbedding.
 Als
 de
 vasculatuur
 na
 de
 enzymatische
 isolatie
 verloren
 gaat,
 is
 dit
 mogelijk
 aan
 te
 wijzen
 als
 de
 grootste
 veroorzaker
 van
 necrose
 van
 de
 eilandjes
 van
 Langerhans
in
de
eerste
tien
dagen
na
transplantatie.



26
 


Multi
Disciplinaire
Opdracht
 
 


5 De
technologische
oplossingen
die
leiden
tot
de
optimalisatie
van
de
korte
 termijn
overleving
van
eilandjes
van
Langerhans
 5.1 Optimalisatie
van
de
isolatieprocedure
 Bij
de
enzymatische
isolatie
van
de
eilandjes
van
Langerhans
wordt
op
dit
moment
gekozen
voor
een
 batch
 van
 Liberase
 bestaande
 uit
 collagenase
 en
 de
 neutrale
 protease
 thermolysine
 deze
 batch
 wordt
 in
 de
 praktijk
 en
 in
 het
 protocol
 collagenase
 genoemd.
 De
 exacte
 werking
 en
 inhoud
 is
 voor
 vele
transplantatie
centra
onduidelijk.
De
selectie
voor
gebruik
vindt
plaats
op
basis
van
populariteit.
 Het
slagen
van
de
transplantatie
wordt
voor
80%
bepaald
bij
de
isolatieprocedure
daarom
is
het
van
 belang
een
zo
optimaal
mogelijke
procedure
te
ontwikkelen.12
Het
grootste
probleem
dat
optreedt
 bij
 de
 isolatie
 is
 het
 beschadigen
 van
 de
 eilandjes
 van
 Langerhans
 door
 de
 verteringsenzymen.
 Er
 wordt
 al
 veel
 onderzoek
 gedaan
 naar
 het
 verbeteren
 van
 de
 batch,
 bij
 de
 hieronder
 beschreven
 oplossingen
 ligt
 hier
 dan
 ook
 niet
 de
 focus
 op.
 Er
 wordt
 juist
 gericht
 op
 het
 verbeteren
 van
 de
 isolatieprocedure
 zonder
 gebruik
 te
 maken
 van
 collagenase
 of
 het
 verminderd
 gebruik
 van
 collagenase.
Bij
de
oplossingen
ligt
niet
de
focus
op
de
verhoging
van
de
zuiverheid
van
het
product,
 maar
naar
op
de
vermeerdering
van
het
aantal
eilandjes
van
Langerhans
en
een
vermindering
van
de
 beschadiging
hiervan.
Het
is
niet
nodig
om
te
transplanteren
met
puur
alleen
eilandjes
vanwege
de
 mogelijk
positieve
effecten
van
het
overige
weefsel.
Waarom
dit
zorgt
voor
positievere
resultaten
is
 nog
onduidelijk.12
 5.1.1

Gefaseerde
bewerking
met
collagenase


In
 de
 huidige
 procedure
 wordt
 er
 één
 keer
 gespoeld
 met
 enzymoplossing
 gedurende
 10‐30
 min.12
 Hierin
is
geprobeerd
een
balans
te
vinden
tussen
het
verwijderen
van
 het
exocriene
weefsel
en
de
 gespaarde
 eilandjes
 van
 Langerhans.
 Optimaal
 gezien
 dient
 het
 grootste
 deel
 van
 het
 exocriene
 weefsel
 verwijderd
 te
 worden
 en
 zouden
 alle
 eilandjes
 van
 Langerhans
 onbeschadigd
 moeten
 blijven.12
Een
alternatief
voor
het
eenmalige
gebruik
van
collagenase
is
het
gefaseerd
toedienen
van
 deze
oplossing.
Hierdoor
kunnen
de
vrijgekomen
eilandjes
en
de
kapot
gemaakte
structuren
worden
 verwijderd
(figuur
13).42



 Figuur
13
A
en
B:
In
deze
figuren
worden
de
verschillende
effecten
weergegeven
van
de
twee
isolatie
methoden.
In
figuur
 A
is
de
huidige
procedure
weergegeven
waar
in
één
keer
collagenase
wordt
toegediend.
Dit
is
weergeven
als
een
geel
 blok.
Daarnaast
is
in
figuur
A
het
totale
volume
vrijgekomen
eilandje
van
Langerhans
en
het
totale
volume
beschadigde
 eilandjes
weergegeven.
De
waarde
van
de
volumes
zijn
fictieve
waarden
bedacht
door
logisch
redeneren
en
zijn
bedoeld
 om
een
beeld
te
schetsen
van
de
situatie.
In
figuur
B
is
de
gefaseerde
perfusie
van
collagenase
weergegeven.
Hierin
is
te
 zien
dat
de
collagenase
steeds
in
fasen
wordt
toegediend
en
weer
 wordt
verwijderd
dit
is
weergegeven
door
de
witte


27
 


Multi
Disciplinaire
Opdracht
 
 lijnen.
Na
elke
fase
worden
zowel
de
vrijgekomen
eilandjes
als
het
kapot
gemaakte
exocriene
weefsel
verwijderd.
Tevens
 zijn
 de
 vrijkomende
 eilandjes
 en
 de
 beschadigde
 eilandjes
 per
 stap
 weergegeven.
 Om
 een
 vergelijking
 van
 de
 twee
 methoden
 te
 geven
 zijn
 er
 twee
 grafieken
 getekend
 die
 de
 som
 van
 de
 vrijgekomen
 eilandjes
 en
 de
 beschadigde
 eilandjes
weergeven.
Hier
is
te
zien
dat
de
blauwe
lijn,
de
lijn
van
het
totale
volume
vrijgekomen
eilandjes
hetzelfde
is
 als
die
in
figuur
A.
De
rode
lijn
in
figuur
B,
welke
voor
het
totale
volume
beschadigde
eilandjes
staat,
is
beduidend
lager
 dan
 de
 rode
 lijn
 in
 figuur
 A.
 Deze
 figuren
 laten
 zien
 dat
 de
 gefaseerde
 perfusie
 met
 collagenase
 zal
 zorgen
 voor
 een
 kleiner
volume
beschadigde
eilandjes
van
Langerhans,
wat
zeer
gewenst
is.


Om
 een
 kleiner
 volume
 beschadigde
 eilandjes
 te
 bereiken,
 dienen
 na
 elke
 fase
 de
 vrijgekomen
 eilandjes
 en
 de
 kapot
 gemaakte
 structuren
 te
 worden
 verwijderd
 en
 van
 elkaar
 te
 worden
 gescheiden.
 Op
 deze
 manier
 zullen
 de
 eilandjes
 van
 Langerhans
 die
 eerder
 vrijgekomen
 zijn
 niet
 aangetast
worden
door
de
enzymen
wat
bij
de
huidige
procedure
wel
het
geval
is.
Het
scheiden
zou
 kunnen
gebeuren
door
middel
van
een
filter
in
de
vorm
van
een
vergiet.
 Om
 zeker
 te
 weten
 dat
 de
 gefaseerde
 methode
 van
 het
 toedienen
 van
 collagenase
 tot
 een
 beter
 resultaat
leidt
dan
de
huidige
procedure
dient
deze
getest
te
worden
in
de
praktijk.
In
het
begin
zal
 het
 gefaseerd
 perfunderen
 van
 de
 pancreas
 handmatig
 plaats
 moeten
 vinden.
 Als
 echter
 blijkt
 dat
 deze
nieuwe
methode
voor
betere
resultaten
zorgt,
kan
er
gezocht
worden
naar
een
methode
voor
 het
automatiseren
van
de
gehele
gefaseerde
procedure
(figuur
14).




 Figuur
14:
Gefaseerde
perfusie
met
collagenase.


Om
 de
 gefaseerde
 collagenase
 toediening
 binnen
 het
 protocol
 toe
 te
 passen,
 dient
 er
 gericht
 te
 worden
op
een
aantal
fasen
van
het
protocol
en
de
reproduceerbaarheid
hiervan.
De
eerste
perfusie
 van
collagenase
zal
via
canulatie
plaats
kunnen
vinden.
De
tijdsduur
dient
echter
beperkt
te
worden
 28
 


Multi
Disciplinaire
Opdracht
 
 voordat
 het
 weefsel
 de
 Ricordi
 kamer
 ingaat.
 Hetzelfde
 geldt
 voor
 het
 verblijf
 in
 de
 Ricordi
 kamer.
 Hierna
wordt
het
losgekomen
weefsel
gescheiden
van
het
weefsel
dat
nog
niet
aangedaan
is
door
de
 collagenase.
 Dit
 kan
 gedaan
 worden
 door
 alles
 te
 spoelen
 na
 het
 verblijf
 in
 de
 Ricordi
 kamer
 in
 combinatie
met
filtratie.
Het
losgekomen
weefsel
zal
hierdoor
gefiltreerd
worden.
Het
overgebleven
 weefsel
 kan
 vervolgens
 opnieuw
 geperfundeerd
 worden
 met
 collagenase.
 Het
 is
 echter
 niet
 waarschijnlijk
dat
dit
via
canulatie
kan,
maar
gedacht
moet
worden
aan
een
bad
van
collagenase
wat
 minder
 optimaal
 is.
 Denkbaar
 is
 dat
 deze
 procedure
 ongeveer
 drie
 keer
 herhaald
 dient
 te
 worden,
 aangezien
 verwacht
 kan
 worden
 dat
 de
 isolatie
 dan
 helemaal
 compleet
 zal
 zijn.
 Het
 juiste
 aantal
 behandelingen
 dient
 echter
 experimenteel
 vastgesteld
 te
 worden
 net
 zoals
 de
 hoeveelheid,
 de
 concentratie
 van
 collagenase
 en
 de
 tijdsduur
 van
 perfusie.
 Deze
 procedure
 zal
 meer
 tijd
 in
 beslag
 nemen,
maar
de
verwachting
is
dat
er
minder
pancreata
per
patiënt
nodig
zullen
zijn,
wat
uiteindelijk
 leidt
tot
een
hogere
efficiëntie.
 5.1.2

Autodestructie
acinaire
cellen


Bij
 de
 huidige
 procedure
 wordt
 gebruik
 gemaakt
 van
 niet‐eigen
 verteringsenzymen.
 De
 exocriene
 klieren,
de
acinaire
cellen,
van
de
pancreas
produceren
zelf
pro‐enzymen.
Deze
pro‐enzymen
worden
 in
 het
 duodenum
 geactiveerd
 waardoor
 ze
 in
 verteringsenzymen
 omgezet
 worden.
 Als
 deze
 pro‐ enzymen
in
de
cellen
van
het
exocriene
weefsel
geactiveerd
kunnen
worden,
kan
er
autodestructie
 plaatsvinden.3
Doordat
deze
destructie
in
de
acinaire
cellen
zelf
plaatsvindt,
blijven
de
eilandjes
van
 Langerhans
buiten
schot.
Er
zijn
verschillende
factoren
die
de
autodestructie
kunnen
stimuleren.
Er
 kan
gedacht
worden
aan
de
mechanismen
die
de
pancreas
kent
ter
bescherming
van
autodestructie.
 Zo
 kan
 er
 aandacht
 besteed
 worden
 aan
 het
 verhogen
 van
 de
 pH,
 een
 lage
 pH
 is
 namelijk
 een
 beschermingsmechanisme
 tegen
 autodestructie.
 Bij
 sommige
 protocollen
 wordt
 gewerkt
 met
 een
 verhoogde
pH
van
8
wat
zorgt
voor
positieve
resultaten.12
Hierbij
wordt
gedacht
dat
de
hoge
pH
de
 werking
van
collagenase
stimuleert,
dit
is
echter
niet
zo
aangezien
collagenase
optimaal
werkt
bij
een
 pH
van
7.4.12,43,44
Logischer
is
dat
de
hoge
pH
voor
autodestructie
zorgt
wat
de
positieve
resultaten
 oplevert.
 Hieruit
 blijkt
 dat
 om
 autodestructie
 te
 induceren
 gebruik
 gemaakt
 kan
 worden
 van
 een
 hoge
pH.
 Tevens
 kan
 er
 gedacht
 worden
 aan
 het
 activeren
 van
 trypsine
 binnen
 de
 cel
 wat
 zorgt
 voor
 autodestructie.
 Hierbij
 kan
 als
 eerste
 gedacht
 worden
 aan
 het
 inbrengen
 van
 enterokinase
 in
 de
 cellen
 van
 het
 exocriene
 weefsel.
 Enterokinase
 zorgt
 ervoor
 dat
 trypsinogeen
 omgezet
 wordt
 in
 trypsine,
 dit
 gebeurd
 fysiologisch
 in
 het
 duodenum
 op
 het
 moment
 dat
 trypsinogeen
 deze
 binnentreedt.3
Er
zou
gefocust
moeten
worden
naar
de
wijze
waarop
enterokinase
in
de
cel
gebracht
 kan
worden
om
zo
het
gewenste
effect
van
autodestructie
te
induceren.
Caeruleine
is
een
stof
dat
de
 werking
van
enterokinase
imiteert.
Deze
bindt
aan
de
Cholecystokinin
(CCK)
receptor
welke
zich
aan
 de
basolaterale
zijde
van
de
acinaire
cellen
bevindt
(figuur
15).
De
CCK
receptor
is
specifiek
voor
het
 exocriene
weefsel
van
de
pancreas
ten
opzichte
van
het
endocriene
weefsel.
Binding
van
caeruleine
 aan
de
CCK
receptor
zorgt
voor
omzetting
van
trypsinogeen
in
trypsine
binnen
de
cel.
Het
is
gebleken
 dat
 in
 vitro
 verhoging
 van
 de
 temperatuur
 van
 37
 naar
 41
 graden
 tijdens
 de
 toediening
 van
 caeruleine
 het
 effect
 hiervan
 bevordert.45
 Het
 verhogen
 van
 de
 temperatuur
 kan
 echter
 bij
 de
 eilandjes
 van
 Langerhans
 niet
 als
 optie
 gezien
 worden.
 Het
 verhogen
 van
 de
 temperatuur
 zorgt
 ervoor
 dat
 de
 kwaliteit
 van
 het
 transplantaat
 veel
 lager
 wordt.
 De
 eilandjes
 hebben
 namelijk
 al
 weinig
 zuurstof
 en
 zijn
 al
 extra
 toxisch
 belast
 door
 de
 oplossing
 waarin
 ze
 zich
 bevinden.
 Door
 het
 verhogen
van
de
temperatuur
worden
deze
reacties
versterkt,
wat
ongewenst
is.12
Het
gebruik
van
 29
 


Multi
Disciplinaire
Opdracht
 
 caeruleine
heeft
als
voordeel
boven
enterokinase
dat
er
geen
manier
gevonden
hoeft
te
worden
om
 caeruleine
 de
 cel
 in
 te
 brengen
 omdat
 deze
 via
 een
 receptor
 werkt.
 Het
 daadwerkelijk
 effect
 van
 beide
stoffen
op
de
isolatieprocedure
en
de
kwaliteit
van
het
isolaat
moet
in
de
praktijk
onderzocht
 worden.
Een
voordeel
van
het
activeren
van
trypsine
is
dat
dit
enzym
geen
last
heeft
van
de
granule
 waarin
deze
geactiveerd
wordt.
In
de
cel
zitten
de
pro‐enzymen
namelijk
verpakt
in
granules
welke
 moeilijk
 te
 perforeren
 zijn
 en
 pas
 opengaan
 als
 ze
 samenvoegen
 met
 het
 apicale
 membraan.
 Trypsinogeen
kan
hier
normaliter
niet
uit
ontsnappen
bij
trypsine
is
dit
echter
anders.




 Figuur
15:
Locatie
CCK
receptor.


Voor
 toepassing
 van
 autodestructie
 binnen
 het
 isolatieprotocol
 hoeft
 er
 weinig
 binnen
 de
 huidige
 procedure
te
veranderen.
Wijzigingen
vinden
plaats
bij
de
canulatie
van
de
ductus
pancreaticus
en
de
 in
te
spuiten
vloeistof.
Naast
canulatie
van
de
ductus
zal
ook
canulatie
van
de
pancreatische
arteriën
 plaats
moeten
vinden.
Via
de
ductus
wordt
vloeistof
ingespoten
met
een
hoge
pH
waarde
van
8
en
 via
 de
 pancreatische
 arteriën
 zal
 caeruleine
 worden
 toegediend.
 Afhankelijk
 van
 het
 mechanisme
 waarin
 enterokinase
 de
 cel
 ingebracht
 kan
 worden,
 kan
 gekozen
 worden
 voor
 toediening
 via
 de
 ductus
pancreaticus
of
de
pancreatische
arteriën.
Na
deze
canulatiestap
en
het
perfunderen
van
de
 pancreas
 met
 de
 verschillende
 oplossingen
 kan
 het
 huidige
 protocol
 vervolgd
 worden.
 Het
 onderlinge
effect
van
onder
andere
de
pH
en
de
enzymen
is
nog
niet
onderzocht.
 5.1.3

Laser
isolatie


Bij
de
huidige
isolatie
met
enzymen
is
gebleken
dat
er
veel
expressie
van
genen
is
die
geassocieerd
 zijn
 met
 hypoxie,
 stress
 en
 apoptose.
 Bij
 isolatie
 van
 enkele
 eilandjes
 van
 Langerhans
 met
 Laser
 Capture
Microdissection
(LCM)
is
gebleken
dat
deze
expressie
sterk
verlaagd
is.46
Vanuit
dit
principe
 is
de
oplossing
ontstaan
om
tijdens
de
isolatie
gebruik
te
maken
van
een
laser,
waarbij
het
wellicht
 mogelijk
is
om
zoveel
mogelijk
eilandjes
te
isoleren
uit
de
pancreas.
Het
gebruik
van
Laser
Capture
 Microdissection
 komt
 hiervoor
 niet
 in
 aanmerking
 omdat
 deze
 methode
 op
 microscopisch
 niveau
 werkt.
Het
licht
dient
zo
gefocusseerd
te
worden
dat
het
exocriene
weefsel
wordt
vernietigd
zonder
 de
eilandjes
van
Langerhans
te
beschadigen.
Om
dit
te
bewerkstelligen
dient
er
gefocust
te
worden
 op
de
verschillende
akoestische
eigenschappen
van
beide
weefsels.

 Elk
 type
 weefsel
 heeft
 eigenschappen
 met
 betrekking
 tot
 de
 absorptie
 van
 licht
 van
 bepaalde
 golflengtes.
In
de
niet‐doorbloede
staat
waarin
de
donorpancreas
zich
bevindt,
lijken
het
exocriene
 en
 het
 endocriene
 weefsel
 teveel
 op
 elkaar.
 Het
 is
 gemakkelijker
 om
 door
 middel
 van
 kleuring
 weefsel
 aantrekkelijk
 te
 maken
 voor
 de
 werking
 van
 een
 laser
 dan
 deze
 tegen
 het
 laserlicht
 te
 beschermen.
 De
 focus
 ligt
 dus
 op
 het
 exocriene
 weefsel.
 Kleuringen
 zijn
 vaak
 schadelijk
 voor
 de
 30
 


Multi
Disciplinaire
Opdracht
 
 patiënt
en
dus
in
deze
situatie
moeilijk
te
vinden.
Vanuit
de
tumorentherapie
komt
een
ontwikkeling
 naar
 voren
 genaamd
 de
 fotothermale
 therapie
 welke
 gebruik
 maakt
 van
 gouden
 nanopartikels
 en
 infrarood
 licht
 van
 800
 nm.
 De
 gouden
 nanopartikels
 moeten
 gekoppeld
 worden
 aan
 een
 weefselspecifiek
 antilichaam
 welke
 vervolgens
 aan
 een
 antigen
 op
 het
 membraan
 van
 de
 acinaire
 cellen
 bindt.
 Omdat
 deze
 gouden
 nanopartikels
 in
 vivo
 al
 gebruikt
 worden,
 hoeft
 er
 niet
 meer
 gekeken
 te
 worden
 naar
 de
 mogelijke
 toxiciteit
 die
 deze
 partikels
 met
 zich
 meebrengen.
 Het
 blijkt
 dat
 de
 specificiteit
 van
 gouden
 nanopartikels
 vele
 malen
 groter
 is
 dan
 de
 kleuringen
 die
 wel
 toegestaan
zijn
in
vivo.43,47,48
 Het
 goud
 absorbeert
 licht
 in
 het
 bijna
 infrarood
 spectrum
 waardoor
 ze
 gaan
 oscilleren
 en
 hitte
 genereren.
In
de
omliggende
weefsels
ontstaat
dan
celsterfte.
Naast
tumortherapieën
is
de
werking
 van
 deze
 gouden
 nanopartikels
 aangetoond
 in
 een
 selectieve
 destructie
 van
 CD8+
 T
 cellen
 in
 een
 cultuur
 van
 CD8+
 en
 CD8‐
 T
 cellen.
 De
 nanopartikels
 waren
 gekoppeld
 aan
 een
 CD8+
 specifiek
 antilichaam
en
werden
bestraald
met
een
532
nm
laser.

 In
de
pancreas
liggen
de
eilandjes
van
Langerhans
volledig
ingebed
in
het
exocriene
weefsel.
Het
is
 de
vraag
hoe
op
basis
van
hitte
99%
van
het
weefsel
van
pancreas
verwijderd
kan
worden
zonder
de
 eilandjes
te
beschadigen.
Het
effect
van
de
gouden
nanopartikels
heeft
mogelijk
een
reikwijdte
die
 groter
is
dan
alleen
de
acinaire
cellen.
In
dit
geval
is
het
een
optie
de
gouden
nanopartikels
niet
aan
 de
 acinaire
 cellen
 te
 binden
 maar
 aan
 de
 ductuscellen.
 Deze
 cellen
 liggen
 verder
 van
 de
 eilandjes
 verwijderd.
 Het
 is
 hierdoor
 niet
 zeker
 of
 dan
 alle
 acinaire
 cellen
 bereikt
 worden.
 Hierdoor
 ligt
 het
 optimum
waarschijnlijk
in
de
targeting
van
zowel
de
ductuscellen
als
de
acinaire
cellen.
De
partikels
 worden
 ingespoten
 via
 de
 ductus
 pancreaticus,
 net
 zoals
 bij
 de
 huidige
 procedure,
 om
 zo
 een
 optimaal
effect
ten
opzichte
van
de
eilandjes
van
Langerhans
te
bereiken.
De
eilandjes
bevinden
zich
 namelijk
aan
de
basolaterale
zijde
van
de
acinaire
cellen.
De
antilichamen
dienen
daarom
te
binden
 aan
de
lumenzijde
van
de
acinaire
cellen.
Om
deze
manier
van
isolatie
toe
te
passen
zijn
geschikte
 antilichamen
 nodig.
 Welke
 antilichamen
 dit
 zijn,
 zal
 verder
 onderzoek
 moeten
 uitwijzen.
 Antilichamen
die
binden
aan
de
basolaterale
zijde
van
de
acinaire
cellen
zorgen
te
snel
voor
schade
 aan
de
eilandjes
van
Langerhans
(figuur
16).
Het
kan
natuurlijk
ook
dat
het
voldoende
is
de
partikels
 naar
het
lumen
te
brengen
zonder
celspecifieke
antilichamen
vanwege
de
natuurlijke
barrière
tussen
 het
lumen
en
de
eilandjes
van
Langerhans,
dit
dient
tevens
onderzocht
te
worden.
Naast
het
zoeken
 naar
specifieke
antilichamen
zou
er
gedacht
kunnen
worden
aan
bacteriën
welke
via
het
lumen
het
 exocriene
weefsel
binnentreden.
Gebleken
is
dat
er
veel
bacteriën
in
het
exocriene
weefsel
terecht
 komen.3
De
voorkeur
ligt
echter
bij
het
gebruik
van
antilichamen
omdat
deze
minder
risico’s
met
zich
 mee
brengen.
 


31
 


Multi
Disciplinaire
Opdracht
 



 Figuur
16
A
en
B:
Een
schematische
weergave
van
acinaire
cellen
met
één
ductus.
Beide
figuren
laten
de
verspreiding
van
 warmte
zien
welke
ontstaat
na
het
kapot
aanstralen
van
de
gouden
nanopartikels
door
de
laser.
In
figuur
A
bevindt
de
 gouden
nanopartikel
zich
aan
de
apicale
zijde.
In
figuur
B
bevindt
de
gouden
nanopartikel
zich
aan
de
basolaterale
zijde.
 De
eilandjes
van
Langerhans
bevinden
zich
aan
de
basolaterale
zijde
van
de
acinaire
cellen
en
kunnen
hier
vlak
tegenaan
 liggen.


Verscheidene
 artikelen
 waarin
 het
 laseren
 door
 gebruik
 te
 maken
 van
 gouden
 nanopartikels
 wordt
 beschreven,
geven
meerdere
mogelijkheden
voor
de
intensiteit
en
golflengte
van
de
laser.
Aangezien
 de
 pancreas
 nog
 niet
 eerder
 onderzocht
 is
 op
 gevoeligheid
 voor
 straling,
 dient
 ook
 hier
 verder
 onderzoek
naar
gedaan
te
moeten
worden.
Of
gebruik
van
gouden
nanopartikels
in
combinatie
met
 een
 laservoor
 een
 betere
 isolatie
 zorgt
 dan
 de
 huidige
 isolatie
 is
 ondanks
 de
 voordelen
 niet
 te
 garanderen.
Wel
is
er
absoluut
reden
dit
verder
te
onderzoeken.

 Om
deze
oplossing
in
de
huidige
procedure
te
integreren,
is
er
gekeken
naar
het
moment
waarop
de
 laser
 gebruikt
 dient
 te
 worden.
 De
 eerste
 stap,
 de
 preparatie,
 zal
 nog
 steeds
 op
 dezelfde
 wijze
 uitgevoerd
 worden.
 Hierna
 wordt
 de
 pancreas
 gecanuleerd
 waarna
 in
 plaats
 van
 collagenase
 de
 oplossing
 bestaande
 uit
 de
 gouden
 nanopartikels
 welke
 gekoppeld
 zijn
 aan
 antilichamen
 en
 een
 dragervloeistof
 ingespoten
 wordt.
 Daarna
 dient
 de
 pancreas
 in
 ongeveer
 vier
 stukken
 gesneden
 te
 worden
 welke
 in
 afzonderlijke
 conische
 buizen
 geplaatst
 zullen
 worden.
 Deze
 vier
 conische
 buizen
 worden
 vervolgens
 in
 afzonderlijke
 centrifuges
 geplaatst
 die
 bestraald
 worden
 met
 infrarood
 licht.
 Hierbij
 worden
 de
 centra
 van
 de
 conische
 buizen
 ontzien.
 Dit
 is
 nodig
 omdat
 de
 eilandjes
 van
 Langerhans
 naar
 het
 centrum
 zullen
 bewegen
 waneer
 deze
 vrijgekomen
 zijn.
 Door
 het
 gebruik
 van
 vier
 centrifuges
 in
 plaats
 van
 één
 wordt
 de
 efficiëntie
 verhoogd
 (figuur
 17).
 Er
 dient
 een
 kwaliteitscontrole
 gedaan
 te
 worden
 om
 te
 controleren
 in
 hoeverre
 het
 proces
 in
 de
 centrifuges
 gevorderd
is.
Hierna
worden
de
eilandjes
van
Langerhans
uit
de
conische
buizen
verwijderd.
Waarna
 vervolgens
de
kweek
zoals
in
de
huidige
procedure
gestart
wordt.


32
 


Multi
Disciplinaire
Opdracht
 



 Figuur
17:
Centrifugemodellen
van
een
centrifuge
in
de
huidige
situatie
met
meerdere
conische
buizen
en
een
centrifuge
 waar
één
conische
buis
in
kan.


5.1.4

Samenvattend


Om
 de
 isolatieprocedure
 te
 verbeteren
 kan
 er
 gefocust
 worden
 op
 verschillende
 aspecten.
 De
 genoemde
 oplossingen
 zijn
 ontstaan
 vanuit
 verschillende
 ideeën
 en
 gesprekken
 met
 verschillende
 Biomedische
Technologische
instituut
(BMTi)
vakgroepen
van
de
Universiteit
Twente.
Als
collagenase
 gebruikt
 wordt
 kan
 er
 gefaseerd
 geperfundeerd
 worden.
 Dit
 zal
 ervoor
 zorgen
 dat
 er
 minder
 eilandjes
 van
 Langerhans
 beschadigd
 raken
 doordat
 de
 vrijgekomen
 eilandjes
 niet
 extra
 aan
 collagenase
 worden
 blootgesteld
 maar
 meteen
 gescheiden
 worden
 van
 de
 rest.
 Een
 andere
 mogelijkheid
is
het
gebruik
van
een
ander
soort
enzym,
namelijk
de
eigen
verteringsenzymen
waarbij
 er
 vooral
 gericht
 wordt
 op
 de
 activatie
 van
 trypsine
 via
 enterokinase
 of
 via
 caeruleine.
 Door
 het
 activeren
van
trypsine
wordt
er
in
de
cel
autodestructie
geïnduceerd.
Dit
is
veiliger
voor
de
eilandjes
 van
Langerhans.
Een
andere
manier
van
het
induceren
van
autodestructie
is
het
verhogen
van
de
pH,
 dit
 zou
 met
 het
 activeren
 van
 trypsine
 gecombineerd
 kunnen
 worden.
 Een
 laatste
 oplossing
 maakt
 gebruik
van
een
laser
welke
via
gouden
nanopartikels
van
goud
specifiek
het
exocriene
weefsel
kapot
 maakt.
Bij
deze
methode
wordt
tijdens
belichting
effectief
gebruik
gemaakt
van
centrifuges.
Ondanks
 dat
 de
 Ricordi
 kamer
 en
 de
 centrifuge
 stress
 veroorzaken
 aan
 de
 eilandjes
 van
 Langerhans,
 blijken
 deze
 apparaten
 noodzakelijk
 voor
 de
 isolatieprocedure.
 Deze
 verschillende
 oplossingen
 dienen
 allemaal
in
de
praktijk
uitvoerig
getest
te
worden
voordat
het
daadwerkelijk
toegepast
kan
worden
in
 de
huidige
procedure.
 5.1.4.1 Haalbaarheid
 Als
 er
 gericht
 wordt
 op
 de
 haalbaarheid
 van
 deze
 voorstellen
 kan
 er
 gezegd
 worden
 dat
 de
 gefaseerde
 toediening
 van
 collagenase
 het
 eerst
 haalbaar
 is.
 Dit
 komt
 doordat
 deze
 oplossing
 het
 meest
overeenkomt
met
de
huidige
procedure.
Economisch
gezien
zal
dit
voorstel
meer
tijd
vergen.
 Als
 dit
 resulteert
 in
 minder
 pancreata
 per
 patiënt
 zal
 er
 juist
 sprake
 van
 tijdswinst
 zijn.
 Dit
 geldt
 eveneens
voor
de
twee
andere
oplossingen.


33
 


Multi
Disciplinaire
Opdracht
 
 


5.2 Mogelijke
oplossingen
van
de
kweeksituatie
en
de
periode
tot
aan
de
transplantatie
 Het
optimaliseren
van
de
kweeksituatie
en
de
periode
tot
aan
de
transplantatie
is
een
manier
om
de
 korte
 termijn
 overleving
 van
 de
 eilandjes
 van
 Langerhans
 te
 verbeteren.
 Hierbij
 zullen
 oplossingen
 aangedragen
 worden
 op
 het
 gebied
 van
 activatie
 van
 prevascularisatie,
 insuline
 huishouding
 na
 de
 isolatie,
de
hyperacute
reactie
en
de
optimalisatie
van
de
grootte
van
de
eilandjes.

 5.2.1

Kweeksituatie
en
mogelijke
experimenten


5.2.1.1 Activatie
van
prevascularisatie
 Op
het
moment
dat
een
eilandje
van
Langerhans
geëmboliseerd
is,
zal
het
zich
moeten
voorzien
in
 de
essentiële
stoffen
vanuit
het
bloed.
Afhankelijk
van
de
grootte
van
het
eilandje
zal
bij
een
aantal
 cellen
 vrijwel
 direct
 hypoxie
 ontstaan.
 Door
 deze
 hypoxische
 toestand
 van
 de
 eilandjes
 van
 Langerhans
 na
 transplantatie
 zal
 er
 ingroei
 en
 uitgroei
 van
 endotheel
 plaatsvinden
 om
 de
 vorming
 van
 nieuwe
 capillairen
 te
 bewerkstelligen.
 Door
 middel
 van
 activatie
 van
 vascularisatie
 kunnen
 de
 cellen
 tijdens
 de
 kweek
 bewerkt
 worden.
 Dit
 kan
 worden
 bewerkstelligd
 door
 toevoeging
 van
 groeifactoren
 waardoor
 angiogenese
 wordt
 gestimuleerd.
 Hierdoor
 ontstaat
 endotheel
 wat
 waarschijnlijk
 bijdraagt
 aan
 de
 vorming
 van
 capillairen
 na
 transplantatie.
 Er
 is
 tevens
 een
bepaalde
 mate
 van
 stress
 nodig
 om
 het
 endotheel
 van
 de
 eilandjes
 van
 Langerhans
 te
 stimuleren
 tot
 angiogenese.
 Deze
 stress
 kan
 ontstaan
 door
 het
 handhaven
 van
 een
 fysiologische
 flow.32
 Waarbij
 ervoor
 gezorgd
 dient
 te
 worden
 dat
 er
 niet
 teveel
 stress
 geïnduceerd
 wordt.
 De
 eilandjes
 van
 Langerhans
 welke
 uitlopers
 van
 endotheel
 bevatten,
 worden
 ook
 wel
 Spider‐cells
 genoemd
 (figuur
 18).12
 Na
 transplantatie
 kunnen
 deze
 eilandjes
 van
 Langerhans
 sneller
 worden
 aangesloten
 op
 de
 vasculatuur,
waardoor
ze
sneller
van
bloed
worden
voorzien
en
de
overleving
toeneemt.33



 Figuur
18:
Spider‐cells,
eilandjes
van
Langerhans
met
uitlopers
van
endotheel.


34
 


Multi
Disciplinaire
Opdracht
 
 Er
zijn
een
aantal
groeifactoren
die
de
angiogenese
van
het
eilandjesendotheel
stimuleren,
namelijk
 VEGF
 en
 bFGF.
 De
 werking
 van
 deze
 groeifactoren
 gebeurt
 op
 locaal
 niveau
 en
 berust
 op
 een
 chemische
microgradiënt
waarbij
interstitiële
vloeistofstromingen
een
rol
spelen.
Dit
is
de
reden
dat
 er
 gefocust
 moet
 worden
 op
 andere
 oplossingen
 zoals
 systemische
 groeifactoren
 welke
 in
 de
 kweeksituatie
 worden
 toegevoegd.
Een
tweetal
voorbeelden
hiervan
zijn
Sonic
Hedgehog
Homolog
 (SSH)
en
Hypoxia‐Inducible
Factor
1
(HIF‐1)
welke
endotheelcellen
aanzetten
tot
angiogenese
op
de
 plek
 waar
 dit
 gewenst
 is.
 Dit
 gebeurt
 door
 het
 produceren
 van
 angiogenetische
 factoren.
 SSH
 zet
 endotheelcellen
 aan
 tot
 afgifte
 van
 VEGF,
 Ang‐1
 en
 Ang‐2
 wat
 resulteert
 in
 de
 formatie
 van
 georganiseerde
 mature
 vaten.
 Door
 toevoeging
 van
 systemische
 groeifactoren
 zoals
 SSH
 in
 de
 kweeksituatie
ontstaat
er
een
gecontroleerde
setting
waar
ongewenste
effecten
van
de
systemische
 groeifactoren
zoals
ongeremde
groei
in
de
gaten
gehouden
kan
worden.
In
vivo
is
deze
controle
niet
 mogelijk
wat
veel
risico’s
met
zich
mee
zal
brengen,
hierbij
kan
gedacht
worden
aan
het
ontstaan
van
 tumorgenese.
 De
 toediening
 van
 SSH
 of
 HIF‐1
 zal
 een
 aantal
 voordelen
 met
 zich
 meebrengen
 ten
 opzichte
 van
 het
 toedienen
 van
 directe
 groeifactoren
 zoals
 VEGF
 en
 bFGF.
 Zo
 wordt
 de
 afgifte
 van
 angiogenetische
 groeifactoren
 door
 endotheel
 gereguleerd
 waardoor
 verzekerd
 wordt
 dat
 de
 concentratie
 van
 deze
 groeifactoren
 binnen
 de
 fysiologische
 grenzen
 blijft.
 De
 concentratie
 groeifactoren
past
zich
aan
de
hand
van
de
benodigde
hoeveelheid
in
de
verschillende
stadia
van
de
 vorming
van
capillairen
aan.
Als
laatst
resulteert
de
productie
van
groeifactoren
in
de
formatie
van
 microgradiënten,
 naar
 de
 gewenste
 locatie,
 welke
 belangrijk
 blijken
 te
 zijn
 voor
 de
 vorming
 van
 capillairen.
 De
effecten
van
groeifactoren
op
de
eilandjes
van
Langerhans
kunnen
getest
worden
door
gebruik
te
 maken
van
een
blanco
medium.
Gebruikmakend
van
microscopie
zijn
de
effecten
van
groeifactoren
 op
de
prevascularisatie
in
de
loop
der
tijd
waar
te
nemen.
Hierbij
zal
het
een
ervaringskwestie
zijn
of
 door
activatie
van
prevascularisatie
de
korte
termijn
overleving
van
eilandjes
van
Langerhans
toe
zal
 nemen.
Tevens
kan
er
onderzoek
gedaan
worden
naar
ongewenste
differentiatie
van
het
weefsel.
 5.2.1.2 Fysiologische
insulineconcentraties
handhaven
 De
 bèta
 cellen
 in
 de
 eilandjes
 van
 Langerhans
 zullen
 tijdens
 de
 kweek
 nog
 steeds
 insuline
 produceren.
 Volgens
 het
 protocol
 wordt
 gedurende
 de
 kweek,
 welke
 48
 uur
 duurt,
 eenmalig
 het
 kweekmedium
ververst.
Het
is
van
belang
insuline
in
de
kweekopstelling
te
reguleren.
Het
endotheel
 van
de
eilandjes
van
Langerhans
is
in
bepaalde
mate
gewend
aan
de
hoge
insuline
concentratie.
Een
 bepaalde
 hoeveelheid
 insuline
 is
 gewenst
 omdat
 dit
 de
 vasculaire
 afvoer
 stimuleert.
 Te
 hoge
 concentraties
kunnen
echter
een
beperkende
factor
zijn
voor
de
vorming
van
het
endotheel
van
de
 eilandjes
van
Langerhans.
Daarbij
zijn
de
schadelijke
effecten
van
insuline
op
het
endotheel
van
de
 eilandjes
 nog
 niet
 aangetoond.
 Aangenomen
 kan
 worden
 dat
 door
 de
 altijd
 hoge
 insulineconcentraties
in
het
lichaam
bij
het
endotheel
van
de
eilandjes
de
hoge
insulineconcentratie
 tijdens
 de
 kweek
 niet
 schadelijk
 zal
 zijn.12
 Door
 het
 uitscheiden
 van
 veel
 insuline
 blijkt
 dat
 de
 eilandjes
 goed
 functioneren.
 Een
 andere
 reden
 om
 de
 fysiologische
 insulineconcentraties
 te
 handhaven
 is
 dat
 zo
 de
 situatie
 van
 de
 endocriene
 pancreas
 gesimuleerd
 wordt
 waardoor
 geprobeerd
 wordt
 om
 differentiatie
 van
 eilandjes
 en
 endotheel
 tegen
 te
 gaan.50
 Een
 mogelijke
 oplossing
 om
 de
 fysiologische
 concentraties
 te
 behouden
 is
 door
 het
 toevoegen
 van
 een
 Insulin
 Degrading
 Enzyme
 (IDE)
 zoals
 Thiol‐Dependent
 Metalloprotease
 (TDM).
 Uit
 onderzoek
 is
 gebleken
 dat
 TDM
 extracellulair
 zorgt
 voor
 degradatie
 van
 insuline.49
 Door
 middel
 van
 negatieve
 feedback
 is
 het
mogelijk
TDM
in
de
juiste
hoeveelheid
toe
te
dienen
dit
kan
bereikt
worden
door
het
toevoegen
 van
een
insulinesensor.

 35
 


Multi
Disciplinaire
Opdracht
 
 Het
 in
 beperkte
 mate
 verwijderen
 van
 insuline
 uit
 het
 medium
 zou
 er
 voor
 kunnen
 zorgen
 dat
 de
 fysiologische
 omstandigheden
 in
 de
 pancreas
 behouden
 blijven.
 Een
 mogelijk
 experiment
 om
 te
 controleren
 of
 het
 handhaven
 van
 de
 fysiologische
 insulineconcentratie
 een
 effect
 heeft,
 zal
 het
 vergelijken
van
het
kweekmedium
van
de
huidige
procedure
met
een
kweekmedium
waar
de
insuline
 in
is
verwijderd
zijn.
Door
het
vergelijken
van
de
overleving
van
de
eilandjes
van
Langerhans
uit
deze
 twee
 omstandigheden
 kunnen
 conclusies
 worden
 getrokken
 of
 de
 korte
 termijn
 overleving
 toe
 neemt
door
het
verwijderen
van
insuline.
 5.2.1.3 Pro‐ontstekings
cytokines
onschadelijk
maken
 Het
ontstaan
van
de
hyperacute
reactie
na
transplantatie
van
de
eilandjes
van
Langerhans
is
één
van
 de
 vele
 factoren
 die
 invloed
 heeft
 op
 de
 overleving
 van
 het
 transplantaat.35,51
 De
 aanwezige
 pro‐ ontstekings
 cytokines
 waaronder
 IL‐1,
 IL‐6,
 IL‐8,
 TNF‐α
 en
 IFN‐γ
 zijn
 hier
 mede
 de
 oorzaak
 van.
 Voornamelijk
 de
 niveaus
 van
 IL‐1
 en
 TNF‐α
 zullen
 toenemen
 na
 transplantatie.
 Om
 de
 hyperacute
 reactie
te
onderdrukken
zou
het
een
uitkomst
zijn
als
deze
cytokines
voor
transplantatie
onschadelijk
 gemaakt
 kunnen
 worden.
 Hierdoor
 zal
 de
 hyperacute
 reactie
 minder
 op
 gang
 komen
 waardoor
 er
 meer
eilandjes
zullen
overleven.
Een
andere
oplossing
om
de
hyperacute
reactie
te
onderdrukken
is
 het
aanbrengen
van
een
coating
om
zo
de
eilandjes
van
Langerhans
voor
het
immuunsysteem
af
te
 schermen
 dit
 zal
 verderop
 beschreven
 worden.
 Om
 de
 cytokines
 onschadelijk
 te
 maken
 kan
 in
 de
 kweeksituatie
 α1‐antitrypsin,
 een
 regulator
 van
 de
 natuurlijke
 ontstekingsreactie,
 toegevoegd
 worden.
 Hierdoor
 zullen
 de
 eilandjes
 van
 Langerhans
 beschermd
 worden
 tegen
 IL‐1
 en
 IFN‐γ,
 daarnaast
 wordt
 de
 TNF‐α
 productie
 verlaagd
 wat
 bij
 zal
 dragen
 aan
 een
 betere
 korte
 termijn
 overleving
van
de
eilandjes
van
Langerhans.
 Door
gebruik
te
maken
van
een
blanco
kweekmedium
waarbij
enkel
op
het
onschadelijk
maken
van
 cytokines
gericht
wordt,
kan
het
effect
hiervan
op
de
korte
termijn
overleving
van
de
eilandjes
van
 Langerhans
onderzocht
worden.
Het
monitoren
van
de
mate
waarin
de
hyperacute
reactie
aanwezig
 is,
kan
gedaan
worden
door
het
meten
van
de
hoeveelheid
complementfactoren
in
het
bloed.52
Door
 het
 vergelijken
 van
 twee
 situaties
 waarbij
 in
 de
 eerste
 situatie
 de
 pro‐onstekings
 cytokines
 niet
 worden
 geïnactiveerd
 met
 de
 situatie
 waarbij
 de
 pro‐ontstekings
 cytokines
 wel
 geïnactiveerd
 worden,
kunnen
conclusies
worden
getrokken
over
de
invloed
van
pro‐onstekings
cytokines
op
het
 ontstaan
 en
 de
 rol
 van
 de
 hyperacute
 reactie.
 Uit
 deze
 resultaten
 zal
 blijken
 hoeveel
 effect
 het
 inactiveren
van
pro‐ontstekings
cytokines
heeft
op
de
hyperacute
reactie
en
hoeveel
dit
effect
heeft
 op
de
korte
termijn
overleving
van
eilandjes
van
Langerhans.

 De
 snelheid
 waarmee
 het
 kweekmedium
 zal
 circuleren,
 moet
 gelijk
 gehouden
 worden
 aan
 de
 oorspronkelijke
 flow
 in
 de
 endocriene
 pancreas
 zodat
 dit
 milieu
 gesimuleerd
 wordt.
 Onderstaand
 figuur
 geeft
 het
 mechanisme
 weer
 waarbij
 de
 verschillende
 oplossingen
 gecombineerd
 kunnen
 worden
(figuur
19).

 5.2.1.4 Gecombineerde
oplossing
 Door
 bovengenoemde
 oplossingen
 te
 combineren
 kan
 er
 een
 kweeksituatie
 ontstaan
 die
 bij
 zou
 kunnen
dragen
aan
het
verbeteren
van
de
korte
termijn
overleving
van
de
eilandjes
van
Langerhans.
 Ondanks
 dat
 de
 oplossingen
 verschillend
 van
 aard
 zijn,
 wordt
 er
 getracht
 deze
 oplossingen
 gezamenlijk
 te
 verwerken
 in
 een
 gecombineerde
 oplossing.
 Er
 is
 gekozen
 voor
 een
 mechanisme
 waarin
 het
 kweekmedium
 rustig
 zal
 circuleren
 om
 zo
 stoffen
 als
 groeifactoren,
 TDM
 en
 α1‐

36
 


Multi
Disciplinaire
Opdracht
 
 antitrypsin
toe
te
voegen.
Het
rustig
circuleren,moet
er
voor
zorgen
dat
de
juiste
hoeveelheid
stress
 wordt
toegestaan
die
niet
schadelijk
is
voor
de
eilandjes.



 Figuur
19:
Mechanisme
waarbij
de
verschillende
oplossingen
gecombineerd
worden.


Uit
voorgaande
experimenten
zal
blijken
wat
efficiënte
oplossingen
zullen
zijn.
Door
het
combineren
 van
 de
 efficiënte
 oplossingen
 kan
 het
 totale
 functionele
 effectbepaald
 worden.
 Verschillende
 oplossingen
 kunnen
 worden
 gecombineerd
 waardoor
 het
 mogelijk
 is
 om
 het
 mechanisme
 te
 optimaliseren
 en
 te
 achterhalen
 of
 de
 mechanismen
 onderling
 een
 positief
 of
 negatief
 effect
 op
 elkaar
 hebben.
 Door
 verschillende
 meetresultaten
 te
 vergelijken
 kunnen
 conclusies
 worden
 getrokken
 over
 verschillende
 combinaties
 van
 oplossing
 om
 vervolgens
 de
 juiste
 oplossing
 of
 combinatie
te
kiezen
welke
het
beste
effect
heeft
op
verbetering
van
de
korte
termijn
overleving
van
 de
eilandjes
van
Langerhans.
 5.2.2

Coating
van
eilandjes
van
Langerhans


Naast
 bovengenoemde
 oplossing
 om
 de
 hyperacute
 reactie
 te
 onderdrukken
 door
 middel
 van
 α1‐ antitrypsin
 is
 er
 nog
 een
 oplossing
 mogelijk,
 namelijk
 het
 aanbrengen
 van
 een
 coating.
 Normaal
 gesproken
 wordt
 er
 na
 transplantatie
 van
 de
 eilandjes
 van
 Langerhans
 gebruik
 gemaakt
 van
 anti‐ coagulaten
 zoals
 de
 trombine
 remmer
 Melagtran,
 Activated
 Protein
 C
 en
 dextran
 sulfate.
 Deze
 medicijnen
 verhogen
 de
 kans
 op
 bloedingen
 en
 brengen
 andere
 neveneffecten
 met
 zich
 mee.
 Een
 systemische
 behandeling
 zou
 hierdoor
 vermeden
 willen
 worden.
 Daarom
 is
 er
 gezocht
 naar
 een
 alternatief.35
 Door
 gebruik
 te
 maken
 van
 een
 coating
 zal
 de
 hyperacute
 reactie
 niet
 optreden
 en
 zullen
de
neveneffecten
van
medicijnen
worden
voorkomen
omdat
deze
medicijnen
overbodig
zijn.
 5.2.2.1 Heparine
coating
met
behulp
van
SNL
biotin
 De
tijdens
de
transplantatie
van
de
eilandjes
van
Langerhans
gebruikte
oplosbare
heparine
lijkt
geen
 significant
 effect
 te
 hebben
 op
 de
 hyperacute
 reactie.35,53
 Er
 blijkt
 echter
 wel
 een
 mogelijkheid
 te
 zitten
in
het
gebruik
van
heparine
op
celoppervlakten
van
de
eilandjes
waardoor
eigenschappen
van
 endotheel
cellen
uit
een
vasculaire
wand
geïmiteerd
zullen
worden.
Deze
eigenschappen
remmen
de
 coagulatie,
complement
activatie
en
bloedplaatjes
activatie
waardoor
de
hyperacute
reactie
niet
zal
 optreden.
 Toepassing
 van
 deze
 heparine
 coating
 is
 succesvol
 gebleken
 bij
 enkele
 biomaterialen
 waaronder
 stents.35
 Deze
 techniek
 is
 op
 experimentele
 basis
 geïntroduceerd
 op
 het
 gebied
 van
 37
 


Multi
Disciplinaire
Opdracht
 
 transplantatie
 van
 de
 eilandjes
 van
 Langerhans.
 Hierbij
 worden
 de
 geïsoleerde
 eilandjes
 voor
 transplantatie,
in
vitro,
voorzien
van
een
heparine
coating.
Om
de
eilandjes
te
coaten
met
heparine
 wordt
gebruik
gemaakt
van
onder
andere
EZ‐Link
Sulfo‐NHS‐LC‐Biotin
(SNL
biotin)
waarbij
SNL
biotin
 moleculen
aan
de
aminozuur
groepen
van
de
eilandjes
van
Langerhans
worden
verbonden
om
zo
de
 heparine
 te
 verankeren
 (figuur
 20).
 Deze
 coating
 zal
 gedurende
 de
 eerste
 dagen
 na
 transplantatie
 aanwezig
zijn
en
daarna
geleidelijk
verdwijnen.
De
hyperacute
reactie
vindt
in
de
eerste
paar
uren
na
 transplantatie
 plaats
 waardoor
 de
 coating
 in
 deze
 eerste
 dagen
 waarschijnlijk
 de
 belangrijkste
 bescherming
 zal
 bieden.
 Dat
 de
 coating
 verdwijnt,
 zal
 hierdoor
 waarschijnlijk
 niet
 voor
 grote
 problemen
 zorgen.
 Het
 voordeel
 van
 deze
 techniek
 is
 dat
 het
 geen
 effect
 heeft
 op
 de
 functionele
 capaciteit
 van
 de
 eilandjes
 van
 Langerhans.
 Er
 vindt
 namelijk
 geen
 beschadiging
 van
 de
 eilandjes
 plaats
door
het
coaten.35
Glucose
en
insuline
zullen
hun
normale
werking
behouden
doordat
ze
door
 de
 coating
 heen
 kunnen.
 Door
 deze
 coating
 wordt
 cel
 migratie
 niet
 gehinderd
 waardoor
 de
 prevasculariatie
niet
wordt
belemmerd.
Daarnaast
heeft
heparine
een
grote
affiniteit
met
een
aantal
 plasma
 eiwitten
 en
 groeifactoren
 waaronder
 VEGF
 en
 FGF
 welke
 een
 gunstig
 effect
 hebben
 op
 de
 revascularisatie
 en
 reïnnervatie.
 De
 heparine
 coating
 zorgt
 daarentegen
 voor
 een
 verlaging
 van
 collageen
en
andere
eiwitten
op
de
extracellulaire
matrix
waardoor
de
ontsteking
in
beperkte
mate
 geïnitieerd
kan
worden.35



 Figuur
20:
Schematische
weergave
van
een
eilandje
van
Langerhans
gecoat
met
heparine.


Het
 coaten
 van
 de
 eilandjes
 van
 Langerhans
 is
 tot
 dus
 ver
 in
 vitro
 en
 in
 vivo
 getest.
 In
 vitro
 bij
 humane
 eilandjes
 waarbij
 humaan
 bloed
 is
 toegevoegd
 aan
 de
 eilandjes
 van
 Langerhans.
 Deze
 reactie
is
bekeken
onder
een
microscoop
(figuur
21).
Hierbij
is
gebleken
dat
de
eilandjes
voorzien
van
 een
 heparine
 coating
 minder
 lijden
 onder
 de
 hyperacute
 reactie
 en
 dus
 een
 betere
 korte
 termijn
 overleving
 hebben
 dan
 eilandjes
 van
 Langerhans
 zonder
 heparine
 coating.
 In
 vivo
 is
 er
 getest
 bij
 muizen
waarbij
eveneens
hetzelfde
resultaat
is
bereikt.
Dit
geeft
goede
hoop
voor
het
toepassen
van
 deze
techniek
in
de
mens.35



 Figuur
 21:
 Microscopische
 opname
 waarbij
 de
 binding
 van
 heparine
 aan
 humane
 eilandjes
 van
 Langerhans
 waar
 te
 nemen
is.


38
 


Multi
Disciplinaire
Opdracht
 
 5.2.2.2 Biotin‐PEG‐lipid
coating
 Een
 andere
 manier
 van
 coaten
 kan
 via
 Poly
 (Ethylene
 Glycol)‐
 phospholipid
 met
 een
 biotin
 groep
 (biotin‐PEG‐lipid).
 Dit
 houdt
 in
 dat
 er
 een
 verankering
 op
 het
 celoppervlak
 van
 het
 eilandje
 van
 Langerhans
ontstaat
tussen
de
lipide
bilaag
van
het
eilandje
en
het
biotin‐PEG‐lipid.
Het
membraan
 wordt
 opgebouwd
 uit
 meerdere
 lagen,
 dit
 gebeurt
 door
 middel
 van
 streptavidin
 en
 biotinylated
 Bovine
Serum
Albumin
(biotin‐BSA)
(figuur
22).
Deze
laag
zal
uiteindelijk
slechts
enkele
nanometers
 dun
zijn
waardoor
het
volume
van
de
eilandjes
nauwelijks
zal
toenemen.51
Daarnaast
zal
de
respons
 op
glucose
niet
veranderen
en
er
geen
beschadiging
ontstaan
aan
het
eilandje
van
Langerhans.
 



 Figuur
22:
Ontstaan
van
het
membraan
bestaande
uit
streptavidin
en
biotin‐BSA
welke
fluorescent
zijn.


Aan
 dit
 membraan
 zal
 vervolgens
 of
 het
 enzym
 urokinase
 of
 de
 anticoagulant
 heparine
 worden
 verbonden.
 Urokinase
 kan
 via
 dialdehyde
 dextran
 aan
 het
 membraan
 worden
 verbonden
 en
 heparine
 via
 protamine
 (figuur
 23).
 Urokinase
 heeft
 een
 hoge
 fibronolytische
 activiteit
 waardoor
 bloedstolsels
 opgelost
 zullen
 worden,
 als
 deze
 op
 het
 membraan
 van
 het
 eilandje
 van
 Langerhans
 zullen
 ontstaan.
 Heparine
 heeft
 zoals
 hierboven
 beschreven
 een
 remmende
 werking
 op
 de
 coagulatie,
complement
activatie
en
bloedplaatjes
activatie.
De
coating
zal
na
ongeveer
zeven
dagen
 verdwijnen
en
zijn
functie
verliezen
(figuur
24).
De
hyperacute
reactie
vindt
in
de
eerste
paar
uren
na
 transplantatie
plaats
waardoor
zeven
dagen
waarschijnlijk
al
voor
een
goede
bescherming
zal
zorgen.
 Er
 zal
 echter
 nog
 onderzoek
 gedaan
 worden
 naar
 het
 optimaliseren
 van
 de
 tijd
 dat
 de
 coating
 aanwezig
is.
Daarnaast
is
het
nog
niet
bekend
of
deze
coating
de
cel
migratie
hindert
en
hierdoor
een
 belemmering
vormt
voor
de
prevascularisatie.
Dit
zal
waarschijnlijk
niet
het
geval
zijn
maar
vergt
nog
 verder
onderzoek.
Deze
techniek
is
reeds
bij
hamsters
in
vivo
uitgevoerd,
het
toepassen
bij
de
mens
 zal
dus
nog
tijd
vergen.
De
resultaten
in
hamsters
zijn
echter
wel
positief.51


39
 


Multi
Disciplinaire
Opdracht
 



 Figuur
23:
Binding
van
heparine
of
urikinase
aan
het
membraan
bestaande
uit
biotin‐BSA
en
strepavidin.



 Figuur
 24:
 Microscopisch
 opname
 van
 eilandjes
 van
 Langerhans
 met
 een
 fluorescent
 gelabeld
 membraan.
 Opname
 op
 dag
1,3
en
7
waarbij
te
zien
is
dat
het
membraan
afgebroken
wordt.


Het
 voordeel
 ten
 opzichte
 van
 de
 eerder
 beschreven
 techniek
 is
 dat
 er
 met
 meerdere
 factoren
 rekening
 gehouden
 kan
 worden.
 Bij
 SNL
 biotin
 kan
 alleen
 gebruik
 gemaakt
 worden
 van
 heparine
 terwijl
 bij
 biotin‐PEG‐lipid
 zowel
 van
 heparine
 als
 van
 urokinase
 gebruik
 gemaakt
 kan
 worden.
 Het
 coaten
met
heparine
beschermt
voornamelijk
tegen
coagulatie.
Urokinase
biedt
bescherming
als
er
 bloedstolsels
 gevormd
 zijn.
 Door
 coating
 met
 biotin‐PEG‐lipid
 is
 het
 mogelijk
 om
 verschillende
 moleculen
op
het
membraan
van
het
eilandje
van
Langerhans
te
laten
binden.35,51
Op
dit
moment
is
 het
helaas
alleen
mogelijk
om
of
urokinase
of
heparine
op
het
membraan
tot
expressie
te
brengen.
 Het
zou
ideaal
zijn
als
deze
twee
moleculen
gecombineerd
op
het
membraan
aanwezig
kunnen
zijn
 waardoor
 de
 bescherming
 tegen
 zowel
 coagulatie
 als
 vorming
 van
 bloedstolsels
 gecombineerd
 zal
 worden.
Dit
zou
de
korte
termijn
overleving
van
de
eilandjes
van
Langerhans
ten
goede
komen.
De
 techniek
met
SNL
biotin
coating
is
echter
al
beter
getest
waardoor
deze
sneller
in
de
mens
toegepast
 zou
kunnen
worden.
Dit
zal
bij
de
biotin‐PEG‐lipid
methode
waarschijnlijk
langer
duren.

 


40
 


Multi
Disciplinaire
Opdracht
 
 5.2.3

Optimalisatie
grootte
eilandjes


De
optimale
grootte
van
eilandjes
van
Langerhans
bij
transplantatie
is
onbekend.
De
grote
eilandjes
 produceren
 veel
 meer
 insuline
 ten
 opzichte
 van
 kleinere
 eilandjes
 maar
 sterven
 eerder
 af
 door
 hypoxie
 als
 gevolg
 van
 de
 diffusieafstand.
 Er
 ligt
 ergens
 een
 optimum
 waarbij
 eilandjes
 van
 een
 bepaalde
grootte
goed
voorzien
kunnen
worden
van
zuurstof
en
voedingsstoffen
en
daarnaast
een
 gewenste
hoeveelheid
insuline
produceren.
Dit
optimum
zou
in
een
experiment
aangetoond
kunnen
 worden.
 Om
 dit
 uit
 te
 kunnen
 voeren
 is
 er
 een
 filtertechniek
 nodig
 waarbij
 eilandjes
 op
 grootte
 geselecteerd
kunnen
worden.
Een
andere
mogelijkheid
is
het
aggregeren
van
een
bepaalde
grootte
 van
 eilandje
 uit
 losse
 cellen,
 waarbij
 alle
 originele
 cellen
 gezaaid
 worden
 (figuur
 25).
 Daarvoor
 moeten
 ze
 gezaaid
 worden
 in
 een
 soort
 mal.
 Beide
 mogelijkheden
 zijn
 momenteel
 beschikbaar
 en
 bieden
de
mogelijkheid
om
de
optimale
grootte
te
bepalen.
Het
proces
van
succesvol
aggregeren
van
 eilandjes
van
Langerhans
is
echter
nog
niet
voltooid.



 Figuur
25:
Formatie
van
aggregaten
van
immortalized
Mesenchymal
Stem
Cells
(iMSC)
cellen
op
grote
schaal.


Bij
 het
 assembleren
 van
 aggregaten
 is
 het
 mogelijk
 naast
 grootte
 ook
 de
 vorm
 van
 de
 eilandjes
 te
 bepalen.
Pragmatisch
zou
de
originele
vorm
van
de
eilandjes,
een
sferische
vorm,
de
meest
geschikte
 zijn.
 Daarnaast
 is
 het
 in
 de
 toekomst
 mogelijk
 aggregaten
 te
 vormen
 die
 naast
 eilandjes
 ook
 voorlopercellen
bevatten
wat
voordelen
kan
bieden
bij
de
angiogenese
van
eilandjes
van
Langerhans
 naar
omliggende
vaten.
Uiteindelijk
zal
er
met
behulp
van
deze
technieken
een
optimale
grootte
en
 vorm
 van
 eilandjes
 van
 Langerhans
 gevormd
 worden
 welke
 toegepast
 kan
 worden
 bij
 transplantatie.49
 5.2.4

Samenvattend


Door
het
toedienen
van
SSH,
HIF‐1,
TDM
en
α1‐antitrypsin
zal
geprobeerd
worden
de
kweeksituatie
 te
 optimaliseren
 waardoor
 de
 korte
 termijn
 overleving
 van
 de
 eilandjes
 van
 Langerhans
 toe
 zal
 nemen.
 Door
 het
 toevoegen
 van
 SSH
 en
 HIF‐1
 wordt
 geprobeerd
 de
 eilandjes
 optimaal
 voor
 te
 bereiden
 op
 de
 inbedding
 in
 de
 levervasculatuur.
 TDM
 moet
 er
 voor
 zorgen
 dat
 het
 milieu
 uit
 de
 endocriene
 pancreas
 wordt
 gesimuleerd
 en
 α1‐antitrypsin
 zal
 bijdragen
 aan
 het
 onderdrukken
 van
 de
 hyperacute
 reactie.
 Daarnaast
 is
 het
 coaten
 van
 eilandjes
 van
 Langerhans
 met
 heparine
 door
 middel
 van
 SNL
 biotin
 of
 biotin‐PEG‐lipid
 een
 manier
 om
 de
 eilandjes
 af
 te
 schermen
 tegen
 de
 hyperacute
 reactie.
 Door
 zowel
 de
 verbeteringen
 in
 de
 kweeksituatie
 en
 het
 coaten
 toe
 te
 passen
 kan
 er
 een
 nog
 beter
 resultaat
 bereikt
 worden.
 Het
 omvormen
 van
 de
 eilandjes
 tot
 een
 optimale
 grootte
 biedt
 ook
 voordelen
 voor
 de
 inbedding
 in
 de
 lever.
 Voor
 het
 implementeren
 van
 deze


41
 


Multi
Disciplinaire
Opdracht
 
 oplossingen
 in
 de
 huidige
 procedure
 hoeft
 alleen
 de
 periode
 vanaf
 de
 kweek
 tot
 aan
 de
 transplantatie
aangepast
te
worden.

 5.2.4.1 Haalbaarheid
 De
 optimalisatie
 van
 de
 kweeksituatie
 zal
 onderzocht
 moeten
 worden.
 Het
 zal
 waarschijnlijk
 gemakkelijk
 te
 implementeren
 in
 de
 huidige
 procedure
 zijn.
 Het
 coaten
 van
 de
 eilandjes
 van
 Langerhans
zal
zeker
goed
toepasbaar
zijn.
De
SNL
biotin
zal
eerder
in
de
kliniek
toegepast
kunnen
 worden
 dan
 de
 biotin‐PEG‐lipid.
 Of
 de
 eilandjes
 op
 grootte
 gehergroepeerd
 kunnen
 worden
 en
 in
 hoeverre
 dit
 leidt
 tot
 celschade
 is
 de
 vraag.
 Economisch
 gezien
 zullen
 alle
 oplossingen
 voor
 een
 investering
 zorgen.
 De
 transplantatie
 zal
 echter
 beter
 verlopen,
 er
 hoeft
 dus
 uiteindelijk
 minder
 getransplanteerd
te
worden.
Bovengenoemde
investering
zal
minder
groot
zijn
dan
bijvoorbeeld
de
 introductie
van
een
laser.


42
 


Multi
Disciplinaire
Opdracht
 


5.3 Het
 ontwerp
 van
 een
 tissue
 engineered
 construct
 als
 omgeving
 voor
 de
 eilandjes
 van
 Langerhans
 De
problemen
op
het
gebied
van
vascularisatie
van
de
eilandjes
van
Langerhans
en
immuunreacties
 op
 de
 eilandjes
 na
 transplantatie
 zouden
 opgelost
 kunnen
 worden
 door
 middel
 van
 een
 tissue
 engineered
construct.
Een
tissue
engineered
construct
zal
bijdragen
aan
de
verbetering
van
de
korte
 termijn
overleving
van
de
eilandjes
van
Langerhans
na
transplantatie.
In
hoeverre
dit
bij
zal
dragen
 aan
de
korte
termijn
overleving
hangt
sterk
af
van
het
ontwerp
van
een
mogelijke
tissue
engineered
 construct.

 5.3.1

Randvoorwaarden



Een
 ontwerp
 maken
 voor
 een
 tissue
 engineered
 construct
 is
 een
 complex
 gebeuren
 waarbij
 onder
 andere
 materiaal
 compositie,
 porie
 architectuur,
 structurele
 mechanismen,
 oppervlakte
 eigenschappen,
 degradeerbare
 eigenschappen
 en
 producten
 samen
 met
 biologische
 componenten,
 zoals
eilandjes
van
Langerhans,
komen
kijken.
Hierbij
veranderen
al
deze
factoren
ook
nog
in
de
tijd.
 Om
 uiteindelijk
 tot
 een
 goed
 tissue
 engineering
 product
 te
 komen
 is
 het
 van
 belang
 randvoorwaarden
vast
te
stellen.54
 Het
tissue
engineered
construct
die
gebruikt
kan
worden
bij
diabetes
mellitus
type
I
patiënten
moet
 eilandjes
van
Langerhans
bevatten
die
zo
optimaal
mogelijk
geperfundeerd
kunnen
worden.
Tevens
 moet
 het
 tissue
 engineered
 construct
 zo
 min
 mogelijk
 interactie
 aangaan
 met
 het
 immuunsysteem
 van
 de
 ontvanger.
 De
 vasculatuur
 in
 het
 tissue
 engineered
 construct
 moet
 geschikt
 zijn
 voor
 het
 kunnen
 weerstaan
 van
 hoge
 concentraties
 glucose
 en
 insuline,
 het
 leveren
 van
 zuurstof
 en
 voedingsstoffen
en
een
verbinding
aan
kunnen
gaan
met
de
vasculatuur
van
de
ontvanger.
Insuline
 en
 glucose
 moeten
 adequaat
 uitgewisseld
 kunnen
 worden
 om
 zo
 de
 functie
 van
 de
 bèta
 cellen
 te
 kunnen
waarborgen.
Hierbij
moet
rekening
gehouden
worden
met
het
feit
dat
ingroei
van
endotheel
 van
de
ontvanger
ongewenst
is
vanwege
andere
endotheel
eigenschappen
dan
die
van
het
eilandje
 van
Langerhans.
Daarnaast
is
het
wenselijk
dat
de
insuline
producerende
cellen
geïnnerveerd
worden
 door
het
autonome
zenuwstelsel,
zoals
in
de
pancreas,
waardoor
ze
georganiseerd
insuline
kunnen
 afgeven.
Verder
is
de
locatie
en
manier
van
inbrengen
van
belang.
Zoals
eerder
aangegeven
hebben
 de
 patiënten
 die
 momenteel
 in
 aanmerking
 komen
 voor
 een
 transplantatie
 van
 eilandjes
 van
 Langerhans
reeds
een
nier
transplantatie
ondergaan.
In
de
praktijk
blijkt
dat
deze
mensen
niet
altijd
 in
 staat
 zijn
 of
 bereid
 zijn
 om
 opnieuw
 een
 invasieve
 ingreep
 te
 ondergaan.7,12
 Het
 non‐invasief
 inbrengen
van
een
tissue
engineered
construct
zou
dus
optimaal
zijn
maar
kan
beperkingen
opleggen
 voor
de
mogelijke
locaties
waar
deze
geplaatst
kan
worden.
Er
moet
dus
naast
alle
randvoorwaarden
 tevens
 een
 goede
 afweging
 gemaakt
 worden
 tussen
 invasiviteit
 van
 het
 inbrengen
 en
 de
 eigenschappen
van
een
locatie.
 Wat
 betreft
 de
 structuur
 en
 moleculaire
 samenstelling
 het
 tissue
 engineered
 construct
 moet
 deze
 zoveel
 mogelijk
 overeen
 komen
 met
 de
 extracellulaire
 matrix
 van
 de
 endocriene
 pancreas.
 Dit
 om
 differentiatie
 van
 voorlopercellen
 te
 stimuleren
 en
 ongewenste
 differentiatie
 van
 de
 eilandjes
 van
 Langerhans
en
endotheelcellen
binnen
het
tissue
engineered
construct

tegen
te
gaan.49
Tevens
moet
 deze
 extracellulaire
 matrix
 ruimte
 bieden
 voor
 innervatie
 en
 zou
 deze
 eventueel
 gestimuleerd
 kunnen
 worden
 door
 middel
 van
 het
 gecontroleerd
 afgeven
 van
 NGF
 doormiddel
 van
 een
 biodegradeerbaar
 polymeer.
 Dit
 zelfde
 kan
 gedaan
 worden
 met
 angiogenetische
 groeifactoren
 om
 43
 


Multi
Disciplinaire
Opdracht
 
 de
 angiogenese
 te
 bevorderen.
 Uiteindelijk
 moet
 het
 tissue
 engineered
 construct
 een
 coating
 bevatten
waardoor
het
geheel
biocompatibel
is.
 Er
moet
gezorgd
worden
dat
er
met
endotheelcellen
en
voorlopercellen
van
dezelfde
oorsprong
als
 eilandjes
 van
 Langerhans
 een
 prevasculair
 netwerk
 gevormd
 wordt
 om
 dezelfde
 endotheel
 eigenschappen
 te
 behouden.
 De
 omstandigheden
 van
 de
 groei
 hiervan
 moet
 zoveel
 mogelijk
 overeenkomen
met
de
omstandigheden
in
het
endocriene
weefsel
van
de
pancreas
en
mede
hierom
 moeten
 groeifactoren
 vermeden
 worden.
 De
 eilandjes
 van
 Langerhans
 die
 gebruikt
 worden
 in
 het
 tissue
engineered
construct
moeten
binnen
de
maximale
diffusieafstand
liggen
ten
opzichte
van
de
 bloedvaten.
Meer
informatie
over
mogelijkheden
van
prevascularisatie
is
te
vinden
in
bijlage
C.
 5.3.2

Het
tissue
engineered
construct


Aan
de
hand
van
de
bovenstaande
randvoorwaarden
kan
er
een
concreter
beeld
geschetst
worden
 van
 een
 mogelijk
 tissue
 engineered
 construct
 ontwerp.
 Om
 dit
 te
 kunnen
 doen
 is
 het
 noodzakelijk
 een
 mogelijke
 locatie
 hierin
 mee
 te
 nemen.
 Daartoe
 bespreken
 we
 twee
 type
 constructen
 welke
 potentie
bieden
voor
het
transplanteren
van
eilandjes
van
Langerhans.

 5.3.2.1 Stent
 Als
 oplossing
 is
 gekozen
 voor
 een
 tissue
 engineered
 construct
 geïntegreerd
 in
 een
 stent.
 Dit
 voornamelijk
 vanwege
 de
 voordelen
 dat
 het
 een
 minimaal
 invasieve
 procedure
 betreft
 en
 dat
 de
 bloedvoorziening
 geen
 beperkingen
 oplevert.
 In
 het
 model
 van
 de
 speciale
 tissue‐engineered‐stent
 zijn
de
eilandjes
verspreid
over
de
gehele
wand
(figuur
26).






 Figuur
26:
Transversale
doorsnede
van
een
arterie
waarin
de
tissue‐engineered‐stent
is
geplaatst.


44
 


Multi
Disciplinaire
Opdracht
 
 Vanwege
 de
 drukverschillen
 die
 binnen
 een
 normale
 capillaire
 omgeving
 aanwezig
 zijn,
 kent
 de
 tissue‐engineered‐stent
 een
 aan‐
 en
 afvoersysteem.
 De
 aanvoer
 vindt
 plaats
 via
 de
 kunstmatige
 capillairen
 en
 via
 de
 poriën
 die
 hierop
 aangesloten
 zijn.
 Via
 deze
 poriën
 stroomt
 het
 bloed
 in
 een
 ruimte
 waarin
 een
 eilandje
 zich
 bevindt.
 Om
 de
 doorbloeding
 van
 het
 gehele
 eilandje
 zo
 snel
 mogelijk
op
gang
te
laten
komen
en
zo
min
mogelijk
afhankelijk
te
zijn
van
diffusieafstanden,
is
het
 verstandig
endotheel
uitlopers
zo
veel
mogelijk
in
vitro
aan
te
sluiten
op
de
poriën.
De
afvoer
vindt
 plaats
via
een
kunstmatig
lymfatisch
systeem
met
als
uitzondering
dat
hier
mogelijk
rode
bloedcellen
 doorheen
stromen.
Net
als
de
capillairen
lopen
deze
over
de
gehele
lengte
van
de
tissue‐engineered‐ stent.
 In
 tegenstelling
 tot
 de
 capillairen
 zijn
 deze
 vaten
 aan
 één
 zijde
 afgesloten
 en
 wordt
 aan
 de
 andere
zijde
de
stroomrichting
gereguleerd
met
kleppen
(figuur
27).




 Figuur
27:
Schematische
weergave
van
het
model
van
de
bloedstroom
in
de
tissue‐engineered‐stent.
Tegelijkertijd
geeft
 dit
 model
 de
 drukval
 over
 het
 capillairbed
 van
 de
 tissue‐engineered‐stent
 weer.
 Het
 bloed
 wordt
 aangevoerd
 via
 de
 kunstmatige
 capillairen,
 waarna
 het
 bloed
 via
 de
 poriën
 het
 eilandje
 bereiken.
 Afvoer
 van
 het
 bloed
 van
 de
 eilandjes
 gebeurt
 via
 kunstmatige
 lymfevaten,
 die
 aan
 het
 einde
 van
 de
 tissue‐engineered‐stent
 voorzien
 worden
 van
 lymfekleppen,
om
terugstroom
van
bloed
uit
de
arteriën
te
voorkomen.


Er
is
voor
gekozen
om
de
kunstmatige
capillairen
aan
de
zijde
van
het
arteriële
bloed
te
plaatsen
en
 de
eilandjes
aan
de
zijde
van
het
endotheel.
Het
voordeel
voor
de
capillairen
is
dat
deze
zo
verzekerd
 zijn
 van
 voldoende
 doorstroming
 waardoor
 er
 geen
 stase
 van
 bloed
 plaatsvindt,
 dit
 door
 de
 verschillen
in
stroomsnelheid
in
het
midden
en
aan
de
wand
van
de
arterie.
De
eilandjes
zitten
juist
 aan
 de
 kant
 van
 de
 laagste
 stroomsnelheden
 waardoor
 hier
 minder
 turbulentie
 en
 schade
 aan
 de
 tissue‐engineered‐stent
zal
ontstaan.
Daarnaast
zijn
de
eilandjes
zo
beter
gepositioneerd
wanneer
er
 ingroei
van
zenuwen
vanuit
de
wand
door
het
endotheel
plaats
mag
vinden.
 Angiogenese
 stimulerende
 factoren
 worden
 in
 het
 tissue
 engineered
 construct
 beperkt
 gehouden.
 Wanneer
 zogenaamde
 Spider‐cells
 in
 de
 tissue‐engineered‐stent
 worden
 gebruikt,
 kan
 de
 bijdrage
 45
 


Multi
Disciplinaire
Opdracht
 
 van
 VEGF
 geminimaliseerd
 worden.
 Mocht
 dit
 niet
 mogelijk
 zijn
 dan
 kunnen
 in
 beperkte
 mate
 factoren
als
VEGF
in
een
biodegradeerbaar
materiaal
in
de
poriën
worden
gebracht
waardoor
deze
 met
 de
 stroming
 mee
 in
 het
 eilandje
 terecht
 komen.
 Het
 zou
 gewenst
 zijn
 wanneer
 de
 tissue‐ engineered‐stent
 door
 het
 endotheel
 kan
 inbedden
 in
 het
 onderliggende
 weefsel
 om
 een
 permanente
 verbinding
 te
 vormen.
 Een
 ander
 voordeel
 hiervan
 is
 de
 mogelijkheid
 dat
 zenuwen
 in
 kunnen
 groeien
 naar
 de
 eilandjes
 toe.
 Om
 dit
 te
 bereiken,
 kunnen
 aan
 de
 endotheelzijde
 van
 de
 tissue‐engineered‐stent
 groeifactoren
 als
 NGF
 en
 FGF
 in
 een
 biodegradeerbaar
 polymeer
 worden
 aangebracht
 wanneer
 door
 het
 inbrengen
 van
 de
 stent
 het
 endotheel
 beschadigd
 raakt.
 Deze
 zijde
 zal
ook
een
coating
met
medicatie
krijgen
die
gebruikelijk
is
voor
een
stent
vanwege
deze
schade.
In
 principe
wordt
alles
wat
in
contact
komt
met
het
bloeden
van
belang
is
bij
het
functioneren
van
de
 eilandjes,
 gecoat
 met
 heparine
 tegen
 de
 hyperacute
 reactie.
 Hieronder
 vallen
 ook
 de
 eilandjes
 van
 Langerhans
zelf.
De
zijde
van
de
tissue‐engineered‐stent
die
in
contact
komt
met
de
stromingen
van
 het
 arteriële
 bloed
 zal
 een
 coating
 krijgen
 die
 bestand
 is
 tegen
 de
 arteriële
 flow
 en
 tevens
 het
 immuunsysteem
buiten
de
deur
houdt.
 De
 tissue‐engineered‐stent
 zal
 minimaal
 invasief
 via
 de
 arteria
 femoralis
 naar
 binnen
 gebracht
 kunnen
worden,
waarna
onder
doorlichting
de
juiste
locatie
kan
worden
bereikt.
Dit
kan
op
dezelfde
 manier
 gebeuren
 als
 bij
 dotteren.
 Hieruit
 volgt
 dat
 de
 tissue‐engineered‐stent
 in
 bepaalde
 mate
 flexibel
 moet
 zijn
 zonder
 zichzelf
 te
 beschadigen.
 Bovendien
 moet
 de
 tissue‐engineered‐stent
 een
 bepaalde
stevigheid
hebben
die
de
uitrekking
in
de
arteriewand
kan
opvangen.
Dit
legt
beperkingen
 op
 voor
 de
 locatiekeuze
 van
 de
 tissue‐engineered‐stent.
 De
 diameter
 van
 de
 arterie
 moet
 groot
 genoeg
zijn
waardoor
arteriolen
door
hun
kleine
diameter
niet
geschikt
zijn.
De
nadelige
effecten
van
 de
 pulsaties
 van
 het
 hart
 kunnen
 opgevangen
 worden
 door
 locatiekeuze
 en
 de
 materiaaleigenschappen
 van
 de
 tissue‐engineered‐stent.
 Als
 locatie
 kan
 aan
 alle
 arteriën
 in
 het
 buikgebied
gedacht
worden.
Welke
het
gunstigst
is
moet
onderzocht
worden.
De
nierarterie
van
de
 niet‐functionele
 autogene
 nier
 heeft
 een
 voorkeur
 omdat
 de
 tissue‐engineered‐stent
 het
 achterliggende
 orgaan
 niet
 kan
 beschadigen.
 Daarnaast
 is
 de
 hoeveelheid
 bloed
 die
 hier
 doorheen
 stroomt
gunstig
vanwege
de
flow
en
de
drukken.
 5.3.2.2 Alternatief
tissue
engineered
construct
 Een
 alternatief
 voor
 de
 tissue‐engineered‐stent
 is
 een
 gelijkwaardig
 tissue
 engineered
 construct
 welke
 niet
 in
 een
 arterie
 wordt
 geplaatst
 maar
 in
 of
 op
 een
 stuk
 weefsel.
 Als
 alternatieve
 locatie
 wordt
 gedacht
 aan
 een
 autogeen,
 niet
 functionerend,
 nierkapsel
 van
 een
 patiënt.
 Deze
 is
 sterk
 gevasculariseerd
 en
 daarnaast
 geïnnerveerd
 door
 het
 autonome
 zenuwstelsel
 van
 dezelfde
 oorsprong
 als
 de
 pancreas.
 Een
 nadeel
 is
 het
 capillaire
 bed
 van
 het
 nierkapsel,
 welke
 door
 de
 nadelige
effecten
van
diabetes
mellitus
type
I
bij
de
patiënt
in
zeer
slechte
conditie
zal
zijn.
Een
ander
 nadeel
 aan
 het
 alternatieve
 tissue
 engineered
 construct
 is
 dat
 dit
 type
 tissue
 engineered
 construct
 invasief
ingebracht
moet
worden.
De
manier
van
inbrengen
en
de
alternatieve
locatie
stellen
andere
 eisen
 aan
 de
 materialen
 en
 vorm
 van
 het
 tissue
 engineered
 construct.
 Echter
 zijn
 er
 gelijkenissen
 tussen
 met
 de
 tissue‐engineered‐stent
 en
 het
 alternatieve
 tissue
 engineered
 construct.
 Zo
 kan
 de
 wijze
 waarop
 aggregaten
 van
 eilandjes
 verwerkt
 zijn
 in
 de
 tissue‐engineered‐stent
 ook
 toegepast
 worden
 in
 een
 alternatieftissue
 engineered
 construct.
 Het
 alternatieve
 tissue
 engineered
 construct
 zal
 tevens
 geprevasculariseerd
 moeten
 worden.
 Tussen
 deze
 geprevasculariseerde
 vaten
 en
 de
 geäggregeerde
 eilandjes
 zal
 eenzelfde
 soort
 poreuze
 matrix
 moeten
 komen.
 Bij
 het
 alternatieve
 tissue
 engineered
 constructkan,
 in
 tegenstelling
 tot
 de
 tissue‐engineered‐stent
 gemakkelijk
 autonome
 innervatie
 tot
 stand
 komen.
 Hierbij
 kan
 gedacht
 worden
 aan
 een
 poreuze
 matrix
 die
 46
 


Multi
Disciplinaire
Opdracht
 
 geoptimaliseerd
is
voor
de
ingroei
van
zenuwuitlopers
waarbij
er
gebruik
gemaakt
kan
worden
van
 het
gecontroleerd
vrij
laten
komen
van
groeifactoren
als
NGF
(figuur
28).



 Figuur
28:
Ontwerp
van
een
alternatieftissue
engineered
construct,
vorm
en
grootte
zijn
niet
meegenomen
in
het
model
 en
zijn
afhankelijk
van
de
gekozen
locatie.


5.3.3

Samenvattend


Als
 tissue
 engineered
 construct
 ontwerp
 is
 gekozen
 voor
 een
 tissue‐engineered‐stent.
 Binnen
 dit
 ontwerp
zijn
randvoorwaarden
gesteld
als
het
gaat
om
de
aan‐
en
afvoer
van
bloed,
de
hyperacute
 reactie,
 de
 grootte
 en
 het
 inbrengen
 van
 de
 tissue‐engineered‐stent
 en
 de
 complicaties
 van
 het
 lumen
 van
 een
 arterie
 als
 locatie.
 De
 grootste
 voordelen
 van
 dit
 ontwerp
 is
 de
 garantie
 van
 voldoende
bloedvoorziening
en
de
minimaal
invasieve
wijze
van
inbrengen.
 5.3.3.1 Haalbaarheid
 Het
 ontwerp
 van
 een
 tissue‐engineered‐stent
 is
 zeker
 haalbaar.
 De
 grootste
 complicaties
 waar
 rekening
mee
moet
worden
gehouden
is
de
introductie
van
een
tissue
engineered
construct
op
zich.
 De
wijze
van
inbrengen
is
al
bekend,
geeft
weinig
complicaties
voor
de
patiënt
en
zorgt
voor
een
kort
 ziektebed.
Daarentegen
is
de
ontwikkeling
van
een
tissue
engineered
construct
kostenintensief.
 


47
 


Multi
Disciplinaire
Opdracht
 


6 Conclusies
en
Aanbevelingen
 Dit
onderzoek
richt
zich
op
de
technologische
optimalisatie
mogelijkheden
van
de
huidige
procedure
 van
 isolatie
 en
 transplantatie
 van
 eilandjes
 van
 Langerhans
 in
 de
 lever
 bij
 diabetes
 mellitus
 type
 I
 patiënten
waarin
het
versneld
afsterven
van
de
eilandjes
kort
na
transplantatie
centraal
staat.
Hierbij
 ligt
 de
 focus
 op
 de
 optimalisatie
 van
 de
 huidige
 procedure
 en
 zijn
 er
 daarnaast
 een
 aantal
 nieuwe
 oplossingen
aangedragen.
Een
eerste
conclusie
die
uit
dit
onderzoek
getrokken
kan
worden
is
dat
het
 mogelijk
is
de
huidige
procedure
van
isolatie
en
transplantatie
van
donor
eilandjes
van
Langerhans
te
 optimaliseren.
 Specifiek
kan
 geconcludeerd
 worden
 dat
zowel
op
het
gebied
van
de
isolatie
als
de
periode
tussen
 isolatie
 en
 transplantatie,
 verbeteringen
 in
 het
 protocol
 kunnen
 worden
 aangebracht.
 Als
 het
 gaat
 om
 de
 isolatie
 van
 de
 eilandjes
 van
 Langerhans
 kan
 gesteld
 worden
 dat
 alle
 in
 dit
 onderzoek
 voorgestelde
 alternatieven
 voor
 de
 huidige
 procedure
 mogelijk
 betere
 resultaten
 opleveren.
 Hieronder
vallen
het
gefaseerd
isoleren
met
collagenase,
isolatie
op
basis
van
de
autodestructie
van
 acinaire
 cellen
 in
 de
 pancreas
 en
 een
 isolatieprocedure
 op
 basis
 van
 infrarood
 laserlicht
 in
 combinatie
met
gouden
nanopartikels.
Als
het
gaat
om
de
kweeksituatie
en
de
periode
voorafgaand
 aan
 de
 transplantatie
 wordt
 een
 voorstel
 gedaan
 voor
 verbetering
 op
 vier
 verschillende
 punten
 waaronder
 het
 activeren
 van
 de
 vascularisatie,
 het
 handhaven
 van
 de
 fysiologische
 insulineconcentratie,
 het
 optimaliseren
 van
 de
 grootte
 van
 de
 eilandjes
 van
 Langerhans
 en
 het
 onderdrukken
 van
 de
 hyperacute
 reactie.
 Dit
 laatste
 punt
 kan
 op
 twee
 niveaus
 worden
 bereikt,
 namelijk
 door
 het
 onschadelijk
 maken
 van
 pro‐ontstekings
 cytokines
 of
 het
 aanbrengen
 van
 een
 coating.
Er
kan
geconcludeerd
worden
dat
het
onduidelijk
is
of
op
al
deze
punten
winst
te
behalen
is.
 Wel
wordt
gesteld
dat
enkele
van
deze
aspecten
een
positieve
bijdrage
leveren
aan
de
korte
termijn
 overleving
van
de
eilandjes
van
Langerhans
na
transplantatie.
Als
alternatief
wordt
het
ontwerp
van
 een
tissue‐engineered‐stent
aangedragen
die
in
een
arterie
in
het
buikgebied
geplaatst
kan
worden.
 Hierbij
zijn
randvoorwaarden
gesteld.
Geconcludeerd
kan
worden
dat
ondanks
enkele
nadelen
bij
het
 plaatsen
 van
 een
 tissue‐engineered‐stent
 aan
 de
 binnenzijde
 van
 een
 arterie
 de
 voordelen
 van
 de
 aanwezigheid
van
voldoende
arterieel
bloed
en
de
wijze
van
inbrengen
groter
zijn.
 Om
de
korte
termijn
overleving
van
de
eilandjes
van
Langerhans
na
transplantatie
te
optimaliseren
 wordt
 er
 aanbevolen
 om
 de
 isolatieprocedure
 te
 optimaliseren
 door
 gebruik
 te
 maken
 van
 bovengenoemde
 oplossingen.
 Hierin
 zal
 de
 gefaseerde
 bewerking
 met
 collagenase
 het
 minste
 onderzoek
 vergen
 waardoor
 deze
 procedure
 waarschijnlijk
 op
 korte
 termijn
 toegepast
 zou
 kunnen
 worden.
De
methode
waarbij
gebruik
gemaakt
wordt
van
autodestructie
van
de
acinaire
cellen
zal
in
 de
toekomst
mogelijk
beter
zijn
evenals
het
gebruik
van
een
laser.
Deze
methoden
vergen
echter
nog
 veel
 onderzoek.
 Er
 wordt
 dan
 ook
 aanbevolen
 om
 naar
 deze
 methoden
 te
 kijken
 als
 toekomstige
 verbeteringen.
 Naast
 de
 afzonderlijke
 oplossingen
 in
 de
 kweeksituatie
 zullen
 deze
 mogelijkheden
 gecombineerd
kunnen
worden
om
deze
kweeksituatie
verder
te
optimaliseren
of
dit
effectief
is,
zal
 uit
 experimenten
 moeten
 blijken.
 Daarnaast
 zullen
 de
 eilandjes
 van
 Langerhans
 gecoat
 moeten
 worden
 om
 deze
 te
 beschermen
 tegen
 de
 hyperacute
 reactie.
 Deze
 coating
 zal
 bewerkstelligd
 worden
door
middel
van
SNL
biotin
waaraan
heparine
verankerd
kan
worden.
Aangezien
met
deze
 coating
al
goede
resultaten
bereikt
zijn
zal
er
relatief
weinig
onderzoek
gedaan
hoeven
te
worden
om
 deze
 oplossing
 te
 implementeren
 in
 de
 huidige
 procedure.
 Een
 andere
 manier
 van
 coaten
 is
 door
 middel
van
biotin‐PEG‐lipid.
Het
voordeel
hiervan
is
de
veelzijdigheid
van
deze
coating.
Het
nadeel
is
 echter
 dat
 deze
 manier
 van
 coaten
 zich
 nog
 in
 een
 experimentele
 fase
 bevindt
 waardoor
 uitvoerig
 48
 


Multi
Disciplinaire
Opdracht
 
 onderzoek
 een
 vereiste
 is.
 In
 de
 toekomst
 zal
 deze
 coating
 waarschijnlijk
 een
 betere
 korte
 termijn
 overleving
van
de
eilandjes
van
Langerhans
bewerkstelligen
dan
de
heparine
coating
door
middel
van
 SNL
 biotin.
 In
 combinatie
 met
 de
 optimalisatie
 van
 de
 isolatieprocedure
 zal
 een
 tissue
 engineered
 construct
tot
een
betere
korte
termijn
overleving
van
de
eilandjes
van
Langerhans
kunnen
leiden.
Op
 het
moment
wordt
door
de
TR‐vakgroep
van
de
Universiteit
Twente
in
samenwerking
met
het
LUMC
 gewerkt
 aan
 een
 tissue
 engineered
 construct
 ontwerp.
 Dit
 werk
 richt
 zich
 op
 de
 hierboven
 beschreven
alternatieftissue
engineered
construct
en
heeft
een
goede
verwachting
voor
toekomstig
 gebruik.
In
dit
onderzoek
komt
echter
een
nieuw
idee
naar
voren
waarbij
de
focust
ligt
op
een
tissue‐ engineered‐stent.
De
tissue‐engineered‐stent
kannaar
onze
inzichten
meer
succesvol
zijn
omdat
het
 probleem
van
de
vascularisatie
verholpen
wordt
door
de
eilandjes
van
Langerhans
zo
dicht
mogelijk
 bij
 het
 bloed
 te
 brengen.
 Daarnaast
 kan
 de
 tissue‐engineered‐stent
 op
 een
 niet
 invasieve
 wijze
 worden
ingebracht
welke
lijkt
op
de
dotterprocedure.
Vandaar
de
keuze
voor
een
tissue‐engineered‐ stent
in
een
bloedvat.
Aangezien
het
een
geheel
nieuwe
idee
is,
wordt
dient
er
uitvoerig
onderzoek
 gedaan
te
worden
waarbij
de
haalbaarheid
van
dit
ontwerp
getest
kan
worden.
 Als
er
gekeken
wordt
naar
de
isolatie
zullen
alle
voorstellen
economisch
gezien
waarschijnlijk
meer
 tijd
 en
 geld
 kosten.
 Het
 voorstel
 van
 gefaseerde
 toediening
 van
 collagenase
 zal
 het
 eerst
 haalbaar
 zijn.
De
optimalisatie
van
de
kweeksituatie
zal
waarschijnlijk
gemakkelijk
te
implementeren
zijn
in
de
 huidige
procedure.
Het
coaten
van
de
eilandjes
van
Langerhans
zal
zeker
haalbaar
zijn,
dit
is
de
vraag
 bij
het
hergroeperen
van
de
eilandjes
op
grootte.
Bovengenoemde
investering
zal
minder
groot
zijn
 dan
bijvoorbeeld
de
introductie
van
een
laser.
Het
ontwerp
van
een
tissue‐engineered‐stent
is
zeker
 haalbaar.
De
grootste
complicatie
waar
rekening
mee
moet
worden
gehouden
is
de
introductie
van
 een
 tissue
 engineered
 construct
 op
 zich.
 Voor
 alle
 oplossingen
 geldt
 dat
 waneer
 dit
 resulteert
 in
 minder
 pancreata
 per
 patiënt
 er
 uiteindelijk
 sprake
 is
 van
 een
 economische
 winst
 en
 tijdswinst.
 Economisch
gezien
zullen
alle
oplossingen
voor
een
investering
zorgen.
De
transplantatie
zal
echter
 beter
 verlopen,
 doordat
 de
 eilandjes
 beter
 ingebed
 worden
 en
 minder
 snel
 worden
 afgestoten.
 Er
 hoeft
dus
uiteindelijk
minder
getransplanteerd
te
worden.
 Er
 wordt
 uiteindelijk
 aanbevolen
 om
 op
 verschillende
 punten
 in
 de
 procedure
 verbeteringen
 te
 introduceren
 om
 zo
 het
 beste
 resultaat
 op
 het
 gebied
 van
 de
 overleving
 van
 de
 eilandjes
 van
 Langerhans
te
bereiken.
Aangezien
het
verbeteren
van
de
isolatieprocedure
zowel
kan
samen
gaan
 met
de
verbetering
in
de
kweeksituatie
als
met
het
tissue
engineered
construct
wordt
aanbevolen
te
 kijken
naar
de
beste
combinatie.
De
wijze
van
implementeren
is
beschreven
bij
de
uitwerkingen
van
 de
oplossingen.
In
onderstaande
tabel
is
een
overzicht
van
de
oplossingen
en
bijbehorende
voor
en
 nadelen
weergeven
(tabel
1).


49
 


Multi
Disciplinaire
Opdracht
 



 
 Tabel
1:
Overzicht
van
de
oplossingen
met
bijbehorende
voor
en
nadelen.





50
 


Multi
Disciplinaire
Opdracht
 


7 Discussie
en
argumentatie
 Gedurende
 het
 onderzoek
 is
 er
 veel
 tijd
 gestoken
 in
 de
 beschrijving
 van
 de
 fysiologische
 omstandigheden
en
de
problemen
die
daarmee
verbonden
zijn.
Dit
is
gedaan
om
de
complexiteit
van
 het
probleem
voldoende
in
kaart
te
brengen,
wat
nodig
was
om
tot
de
juiste
oplossingen
te
komen.
 In
het
begin
van
het
onderzoek
zijn
er
vele
ideeën
ontstaan
om
de
korte
termijn
overleving
van
de
 eilandjes
van
Langerhans
te
verbeteren.
Sommige
van
deze
ideeën
zijn
onlogisch
gebleken.
Andere
 oplossingen
zijn
uit
tijdsoverweging
niet
behandeld.
Hierbij
is
rekening
gehouden
met
de
relevantie
 en
de
haalbaarheid
van
de
oplossingen.
Uiteindelijk
is
er
gekozen
om
de
oplossingen
uit
te
werken
 die
de
meeste
potentie
bieden
vanuit
een
technisch
geneeskundig
perspectief.
De
deelvragen
zoals
 deze
 aan
 het
 begin
 van
 het
 onderzoek
 gedefinieerd
 waren,
 zijn
 gedurende
 het
 onderzoek
 bijna
 volledig
 aangepast.
 Om
 te
 komen
 tot
 de
 juiste
 deelvragen
 zijn
 er
 meerdere
 brainstormschema’s
 ontstaan
welke
terug
te
vinden
zijn
in
bijlage
D.
 Tijdens
de
oriënterende
fase
van
het
onderzoek
werd
er
gedacht
een
oplossing
te
kunnen
vinden
op
 het
gebied
van
stamcellen.
Omdat
het
onderzoek
met
stamcellen
nog
niet
in
een
dusdanig
gevorderd
 stadium
 is,
 is
 de
 focus
 niet
 gelegd
 op
 deze
 oplossing.
 Er
 dient
 wel
 gezegd
 te
 worden
 dat
 de
 stamcellen
in
de
toekomst
een
grote
functie
kunnen
gaan
vervullen
binnen
de
transplantatie
van
de
 eilandjes
van
Langerhans.
Hierbij
kan
gedacht
worden
aan
het
laten
differentiëren
van
ductus
cellen
 of
 geheel
 nieuwe
 bèta
 cellen
 te
 laten
 ontstaan.
 Het
 probleem
 is
 dat
 er
 op
 dit
 moment
 alleen
 een
 producerende
 of
 alleen
 een
 signalerende
 bèta
 cel
 gemaakt
 kan
 worden.
 Zouden
 er
 goed
 functionerende
 bèta
 cellen
 ontwikkeld
 kunnen
 worden
 dan
 zou
 het
 probleem
 van
 een
 tekort
 aan
 donorpancreata
voor
de
transplantatie
van
eilandjes
van
Langerhans
opgelost
kunnen
worden.

 Tijdens
het
literatuuronderzoek
naar
de
fysiologie
van
de
eilandjes
van
Langerhans
en
de
lever
werd
 gedacht
 dat
 NO
 een
 mogelijke
 oplossing
 was
 om
 de
 korte
 termijn
 overleving
 van
 de
 eilandjes
 te
 verbeteren.
Na
verder
onderzoek
naar
de
precieze
werking
van
NO
is
gebleken
dat
NO
een
complexe
 werking
heeft.
Daarbij
is
uit
literatuuronderzoek
gebleken
dat,
naast
de
voordelen
van
NO
zoals
het
 bewerkstelligen
 van
 een
 intensieve
 communicatie
 tussen
 cellen,
 NO
 ook
 nadelen
 heeft
 zoals
 een
 negatief
effect
op
de
vascularisatie,
het
remmen
van
de
afgifte
van
insuline
en
bij
overaanwezigheid
 als
instabiele
stof
een
rol
speelt
bij
een
toxische
oxidatiereactie.
Daarom
is
er
gekozen
niet
verder
op
 NO
in
te
gaan
en
verdieping
te
zoeken
in
onderwerpen
waarbij
gedacht
wordt
meer
winst
te
kunnen
 behalen.
 Bij
 het
 beschrijven
 van
 de
 problemen
 is
 er
 veel
 aandacht
 besteed
 aan
 het
 minimaliseren
 van
 de
 immuunreacties.
Bij
het
bedenken
van
de
oplossingen
is
alleen
de
hyperacute
reactie
meegenomen
 omdat
gedacht
wordt
hier
de
meeste
winst
te
kunnen
behalen.
Deze
oplossing
zal
waarschijnlijk
op
 korte
 termijn
 het
 best
 toepasbaar
 zijn.
 De
 acute
 reactie
 is
 niet
 aan
 de
 orde
 gekomen
 bij
 de
 oplossingen,
 er
 is
 echter
 wel
 het
 idee
 geweest
 om
 α‐GalCer
 herhaaldelijk
 toe
 te
 dienen
 om
 zo
 tolerantie
 van
 het
 transplantaat
 te
 induceren.
 Uit
 onderzoek
 bij
 muizen
 is
 gebleken
 dat
 door
 herhaalde
 injecties
 met
 α‐GalCer
 de
 Vα
 14
 NKT
 cellen
 geremd
 zullen
 worden
 wat
 uiteindelijk
 zorgt
 voor
een
verminderde
productie
van
IFN‐γ.
De
herhaaldelijke
injecties
zijn
nodig
aangezien
α‐GalCer
 normaal
 gesproken
 net
 als
 IL‐12
 de
 Vα
 14
 NKT
 cellen
 activeren.
 Door
 het
 geven
 van
 een
 enkele
 injectie
wordt
deze
situatie
nagebootst.39
Of
deze
oplossing
een
gewenst
effect
oplevert
bij
mensen
 zal
 verder
 onderzocht
 moeten
 worden.
 Naast
 de
 hyperacute
 reactie
 en
 de
 acute
 reactie
 heeft
 een
 patiënt
 met
 diabetes
 mellitus
 type
 I
 ook
 last
 van
 een
 auto‐immuun
 reactie.
 Of
 deze
 reactie
 na
 51
 


Multi
Disciplinaire
Opdracht
 
 transplantatie
 nog
 aanwezig
 is
 en
 of
 het
 transplantaat
 hieronder
 lijdt
 is
 nog
 onduidelijk.
 Vanuit
 de
 praktijk
 blijkt
 dat
 bij
 de
 ene
 patiënt
 de
 reactie
 wel
 op
 gang
 komt
 maar
 bij
 de
 andere
 patiënt
 niet.
 Omdat
het
niet
duidelijk
is
of
en
wanneer
deze
reactie
plaatsvindt,
is
ervoor
gekozen
een
oplossing
in
 deze
 hoek
 niet
 verder
 uit
 te
 werken.
 Op
 het
 gebied
 van
 immunosuppressiva
 kan
 er
 zeker
 veel
 verbeterd
worden,
hier
wordt
veel
onderzoek
naar
gedaan.
Het
probleem
is
heel
complex
omdat
er
 niet
 alleen
 rekening
 gehouden
 dient
 te
 worden
 met
 het
 transplantaat
 van
 de
 eilandjes
 van
 Langerhans
maar
ook
met
de
reeds
getransplanteerde
nier
van
de
ontvanger.
Op
dit
moment
is
het
 namelijk
zo
dat
elke
patiënt
die
een
transplantatie
van
eilandjes
van
Langerhans
ontvangt
ook
al
in
 het
verleden
een
nieuwe
nier
ontvangen
heeft.7
Door
de
complexiteit
van
het
probleem
en
het
puur
 biologische
aspect
van
de
immunosuppressiva
is
ervoor
gekozen
geen
aandacht
aan
de
verbetering
 van
 de
 immunosuppressiva
 te
 besteden.
 Bij
 de
 acute
 reactie
 werden
 de
 NK
 cellen
 genoemd
 welke
 een
 positief
 effect
 blijken
 te
 hebben
 op
 het
 induceren
 van
 tolerantie
 van
 het
 transplantaat.
 De
 werking
hiervan
is
echter
nog
onbekend.
Er
is
gekozen
om
het
gebruik
van
NK
cellen
bij
de
acceptatie
 van
het
transplantaat
niet
verder
toe
te
lichten,
omdat
over
het
mechanisme
van
de
NK
cellen
weinig
 bekend
is
en
het
tevens
een
geheel
biologische
oplossing
is.

 Met
 betrekking
 tot
 de
 oplossingen
 die
 binnen
 het
 onderzoek
 verder
 zijn
 uitgewerkt
 zijn
 keuzes
 gemaakt.
Bij
het
bewandelen
van
bepaalde
wegen
zijn
vaak
andere
oplossingen
naar
voren
gekomen
 die
 beter
 leken
 te
 zijn
 dan
 de
 originele
 ideeën.
 De
 keuze
 die
 gemaakt
 is
 om
 oplossingen
 te
 vinden
 voor
zowel
de
isolatieprocedure
als
de
transplantatieprocedure
is
behouden
gebleven.
Op
deze
wijze
 konden
goed
afgebakende
en
relevante
oplossingen
bedacht
worden.
 De
eerste
oplossing
die
bedacht
werd
om
de
isolatieprocedure
te
verbeteren
was
het
verbeteren
van
 de
batch.
Uiteindelijk
is
er
niet
gekozen
om
deze
oplossing
uit
te
werken
omdat
het
probleem
zeer
 complex
 is
 en
 er
 op
 dit
 moment
 nog
 veel
 onderzoek
 naar
 gedaan
 wordt.
 Op
 dit
 moment
 wordt
 er
 veel
onderzoek
gedaan
naar
het
effect
van
de
ratio
van
collagenase
I
en
II
waarbij
de
verhouding
1.0
 de
 beste
 uitkomsten
 biedt.
 Daarnaast
 wordt
 de
 toevoeging
 van
 Pefabloc
 en
 Pulmozine
 genoemd
 waarbij
positieve
resultaten
gevonden
zijn.55
Het
onderzoek
hier
naar
blijft
zeker
van
belang
zo
lang
 er
gebruik
gemaakt
wordt
van
de
batch
bij
de
isolatieprocedure.
De
ideeën
om
de
isolatieprocedure
 te
optimaliseren,
zijn
ontstaan
uit
het
idee
dat
collagenase
op
een
meer
specifieke
wijze
toegepast
 zou
kunnen
worden.
Bijvoorbeeld
door
injectie
van
collagenase
wat
in
nanobolletje
verpakt
is.
Deze
 nanobolletjes
 zouden
 dan
 voorzien
 worden
 van
 specifieke
 antilichamen
 die
 vervolgens
 specifiek
 zouden
binden
aan
antigenen
die
alleen
op
het
exocriene
weefsel
aanwezig
zijn.
Het
blijkt
echter
zo
 te
zijn
dat
de
techniek
op
het
biologische
gebied
nog
niet
ver
genoeg
gevorderd
is.
Door
gesprekken
 met
BMTi
vakgroepen
is
dit
idee
veranderd,
dit
is
gebeurd
door
te
controleren
of
er
mogelijkheden
 zijn
om
het
effect
van
collagenase
op
de
eilandjes
van
Langerhans
zoveel
mogelijk
te
beperken.
Op
 deze
wijze
is
de
oplossing
van
het
gefaseerd
perfunderen
ontstaan.
Om
deze
oplossing
uit
te
kunnen
 werken,
 waren
 er
 een
 aantal
 aspecten
 die
 uitgezocht
 moesten
 worden
 waaronder
 de
 werking
 van
 collagenase,
de
inhoud
van
de
batch
en
de
tijdsduur
van
het
perfunderen
van
de
pancreas.
Hiervoor
 zijn
 er
 wederom
 gesprekken
 geweest
 met
 verschillende
 BMTi
 vakgroepen.
 Door
 het
 zoeken
 naar
 verschillende
weefseleigenschappen
kwam
de
laser
per
toeval
naar
voren,
welke
in
eerste
instantie
 de
 LCM
 omvatte.
 Om
 zeker
 te
 weten
 dat
 de
 laser
 een
 mogelijke
 oplossing
 zou
 zijn,
 moesten
 er
 bepaalde
weefseleigenschappen
nagezocht
worden.
Door
het
zoeken
naar
de
eigenschappen
van
het
 exocriene
weefsel
kwam
de
oplossing
van
het
gebruik
van
eigen
verteringsenzymen
naar
voren.
Deze
 oplossing
is
geheel
vanuit
eigen
ideeën
uitgewerkt.
Om
de
oplossing
van
de
laser
goed
uit
te
kunnen
 werken
is
er
wederom
gesproken
met
verschillende
BMTi
vakgroepen.
Zo
werd
de
focus
gelegd
op
 52
 


Multi
Disciplinaire
Opdracht
 
 het
vernietigen
van
het
exocriene
weefsel
in
plaats
van
het
endocriene
weefsel
te
beschermen.
Het
 gebruik
 van
 gouden
 nanopartikels
 kwam
 tijdens
 deze
 gesprekken
 naar
 voren.
 Er
 is
 literatuuronderzoek
 gedaan
 naar
 een
 specifiek
 antigen
 voor
 de
 acinaire
 cellen
 aan
 de
 apicale
 zijde
 daarnaast
 is
 er
 een
 immunoloog
 geraadpleegd.
 Helaas
 is
 er
 geen
 antwoord
 gevonden
 op
 dit
 vraagstuk.
Door
het
korte
tijdsbestek
van
dit
onderzoek
is
er
niet
verder
gezocht
naar
een
specifiek
 antigeen.
 Tijdens
 de
 gesprekken
 met
 de
 verschillende
 vakgroepen
 en
 het
 literatuuronderzoek
 kwamen
er
nog
andere
oplossingen
naar
voren
die
in
verband
staan
met
het
onderzoek.
Omdat
deze
 oplossingen
 een
 ander
 aspect
 van
 het
 onderzoek
 belichten
 is
 er
 gekozen
 deze
 niet
 verder
 toe
 te
 lichten.
Deze
oplossingen
dienen
echter
wel
genoemd
te
worden
omdat
ze
zeker
van
belang
zijn
voor
 verder
onderzoek.
Een
eerste
oplossing
betrof
het
veranderen
van
een
acinaire
cel
in
een
bèta
cel.
 Dit
 kan
 gebeuren
 door
 middel
 van
 het
 infecteren
 met
 virussen
 die
 specifieke
 transcriptie
 factoren
 voor
 de
 bèta
 cel
 bevatten.
 Op
 dit
 moment
 is
 dit
 in
 vitro
 onderzocht,
 wat
 voor
 positieve
 resultaten
 heeft
gezorgd.
Verder
onderzoek
in
vivo
is
gepland.56
Een
tweede
mogelijke
oplossing
heeft
te
maken
 met
de
onderdrukking
van
de
immuunreactie
en
staat
kort
beschreven
bij
het
gebruik
van
de
laser.
 Het
gaat
hierbij
om
het
vernietigen
van
specifieke
CD8+
T
cellen.
Het
op
deze
manier
vernietigen
van
 de
specifieke
CD8+
T
cellen
zou
een
middel
kunnen
zijn
voor
het
verminderen
van
de
immuunreactie
 op
de
eilandjes
van
Langerhans.
In
hoeverre
dit
gaat
werken
moet
onderzocht
worden.
 Tijdens
de
kweeksituatie
van
de
huidige
procedure
zijn
er
mogelijke
verbeterpunten.
De
oplossingen
 zijn
 voortgekomen
 uit
 de
 kennis
 die
 verkregen
 is
 tijdens
 het
 beschrijven
 van
 de
 problemen.
 Er
 is
 begonnen
 met
 een
 brainstorm
 over
 welke
 mogelijke
 oplossingen
 bedacht
 kunnen
 worden
 voor
 de
 kweeksituatie.
 Enkele
 oplossingen
 zijn
 afgevallen
 nadat
 uit
 overleg
 met
 Dr.
 E.J.P
 de
 Koning
 en
 Dr.
 M.A.
 Engelse
 van
 de
 afdeling
 nierziekten
 in
 het
 LUMC
 bleek
 dat
 deze
 oplossingen
 klinisch
 niet
 haalbaar
zijn.
Een
voorbeeld
hiervan
is
het
filteren
van
het
bloed
waarbij
er
specifieke
antilichamen
 uit
het
bloed
gehaald
zouden
kunnen
worden
om
zo
de
auto‐immuunreactie
te
onderdrukken.
Dit
is
 niet
 mogelijk
 omdat
 er
 geen
 sprake
 is
 van
 specifieke
 antilichamen
 bij
 diabetes
 type
 I
 en
 het
 niet
 duidelijk
 is
 of
 en
 wanneer
 de
 auto‐immuunreactie
 optreedt.
 Uiteindelijk
 zijn
 er
 drie
 oplossingen
 gekozen
 waarbij
 stoffen
 aan
 de
 kweek
 worden
 toegevoegd.
 In
 de
 oriënterende
 fase
 van
 het
 onderzoek
is
een
artikel
naar
voren
gekomen
waar
de
oplossing
ter
voorkoming
van
de
hyperacute
 reactie
uit
voortgekomen
is.
Door
dit
gevonden
artikel
is
er
verder
literatuuronderzoek
gedaan
naar
 het
coaten
van
eilandjes
van
Langerhans.
Hierbij
is
naast
het
coaten
met
heparine
door
middel
van
 SNL
biotin
de
oplossing
gevonden
om
te
coaten
door
middel
van
biotin‐PEG‐lipid.

 Bij
de
transplantatie
in
de
lever
is
onderzocht
of
de
lever
wellicht
beter
voorbereid
kan
worden
door
 het
 locaal
 toedienen
 van
 groeifactoren
 zoals
 VEGF.
 Aangezien
 angiogenese
 meer
 afhankelijk
 is
 van
 een
hypoxiegradiënt
dan
van
de
concentratie
groeifactoren
is
dit
idee
niet
mogelijk
gebleken.
 Naast
het
kijken
naar
het
verbeteren
van
het
protocol
is
er
gekeken
of
de
eilandjes
van
Langerhans
 binnen
een
eigen
omgeving
getransplanteerd
kunnen
worden.
Hierbij
is
gefocust
op
het
ontwerpen
 van
 een
 mogelijk
 tissue
 engineered
 construct
 waarbij
 vele
 complexe
 aspecten
 komen
 kijken.
 Er
 is
 gekozen
 om
 randvoorwaarden
 vast
 te
 stellen
 en
 vanuit
 daar
 een
 hoofdontwerp
 vast
 te
 stellen
 en
 bewust
het
aandragen
van
mogelijke
materialen
achterwege
te
laten.
Het
eerste
idee
was
om
vele
 mogelijke
locaties
voor
het
plaatsen
van
een
tissue
engineered
construct
tegen
elkaar
af
te
wegen.
 Locaties
 waaraan
 gedacht
 werd,
 waren
 het
 oog,
 het
 nierkapsel,
 de
 uterus,
 de
 testes
 en
 een
 spier.
 Deze
locaties
hebben
allen
of
een
gunstige
vasculatuur
voor
het
inbedden
en/of
een
gunstig
klimaat
 betreffende
 het
 immuunsysteem.
 Vanwege
 tijdgebrek
 en
 mede
 door
 het
 tot
 stand
 komen
 van
 het
 53
 


Multi
Disciplinaire
Opdracht
 
 idee
 van
 de
 tissue‐engineered‐stent
 is
 er
 gekozen
 de
 gedachten
 over
 alternatieve
 locaties
 gedeeltelijk
los
te
laten.
Uiteindelijk
is
deze
tissue‐engineered‐stent
als
hoofdoplossing
van
het
tissue
 engineered
 construct
 aangedragen,
 mede
 door
 de
 mogelijkheid
 van
 het
 minimaal‐invasief
 kunnen
 inbrengen.
 Er
 werd
 door
 de
 begeleiders
 aangedragen
 de
 tissue‐engineered‐stent
 tussen
 de
 bloedvaten
te
plaatsen,
dit
is
echter
geen
goede
optie
gezien
de
wijze
van
inbrengen.
Daarnaast
is
er
 gekozen
een
alternatief
tissue
engineered
construct
te
beschrijven
die
op
een
invasieve
wijze
moet
 worden
 ingebracht
 met
 in
 het
 achterhoofd
 het
 nierkapsel
 van
 de
 autogene
 nier
 als
 locatie.
 Het
 nierkapsel
is
sterk
doorbloed
en
geïnnerveerd
en
is
functioneel
gezien
nutteloos.
Eventuele
schade
 aan
dit
nierkapsel
heeft
verder
geen
gevolgen
voor
de
patiënt
aangezien
deze
nier
niet
meer
gebruikt
 wordt.
Vanuit
de
tissue‐engineered‐stent
is
er
verder
gedacht
aan
de
mogelijke
problemen
die
zowel
 functioneel
 aan
 de
 tissue‐engineered‐stent
 ontstaan
 als
 problemen
 die
 door
 het
 inbrengen
 van
 de
 tissue‐engineered‐stent
kunnen
ontstaan.
Oplossingen
voor
deze
problemen
zijn
meegenomen
in
het
 ontwerp
 van
 de
 tissue‐engineered‐stent.
 Hoe
 deze
 tissue‐engineered‐stent
 exact
 vastgezet
 wordt,
 moet
 verder
 onderzocht
 worden.
 Dit
 geldt
 ook
 voor
 het
 inbrengen
 van
 het
 alternatieve
 tissue
 engineered
construct.
 


54
 


Referenties 1.
 Rubin
E.,
Gorstein
R.,
Rubin
R.,
Schwarting
 R.,
 Strayer
 D.,
 Rubin's
 Pathology
 Clinicopathologic
 Foundations
of
Medicine.
2004
Lippincott
Williams
 &
Wilkins.
p.
1172
‐
1184.
 2.
 Moldovan
 S.,
 M.D.,
 Brunicardi
 F.C.,
 M.D.,
 Endocrine
 pancreas:
 summary
 of
 observations
 generated
 by
 surgical
 fellows.
 World
 Journal
 of
 Surgery,
2001.
25:
p.
468–473.
 3.
 Boron
 W.F.,
 Boulpaep
 E.L.,
 Medical
 Physiology,
 in
 A
 Cellular
 and
 Molecular
 Approach.
 2003,
Saunders.
p.
447‐462,
908‐931,
1066
‐
1080.
 
4.
 Slezak
 L.A.,
 M.D.,
 Andersen
 D.K.,
 M.D.,
 Pancreatic
 resection:
 effects
 on
 glucose
 metabolism.World
Journal
of
Surgery,
2001.
25:
p.
 452
–
460.
 5.
 Meloche
 R.M.,
 Transplantation
 for
 the
 treatment
 of
 type
 1
 diabetes.
 World
 Journal
 of
 Gastroenterology,
2007(13(47)):
p.
6347‐6355.
 6.
 Kumar
 P.,
 Clark
 M.,
 Clinical
 Medicine.
 2005,
Elsevier.
p.
1101
‐
1151.
 7.
 Gesprek
met
E.
de
Koning,
04‐04‐2008.

 8.
 Boker
 A.,
 M.D.,
 Rothenberg
 L.,
 Ph.D.,
 A.R.N.P.,
 Hernandez
 C.,
 M.D.,
 Kenyon
 N.S.,
 Ph.D.,
 and
 M.D.
 Ricordi
 C.,
 Alejandro
 R.,
 M.D.,
 Human
 islet
 transplantation:
 update.World
 Journal
 of
 Surgery,
2001.
25:
p.
481–486.
 9.
 Shapiro
 J.,
 M.B.,
 B.S.,
 Lakey
 J.R.T.,
 PH.D.,
 Ryan
E.A.,
M.D.,
Korbutt
G.S.,
PH.D.,
Toth
E.,
M.D.,
 Warnock
G.L.,
M.D.,
Kneteman
N.M,
M.D.,
Rajotte
 R.V.,
 PH.D.,
 Islet
 Transplantation
 in
 seven
 patients
 with
 type
 1
 diabetes
 mellitus
 using
 a
 glucocorticoid‐free
 immunosuppressive
 regimen.The
 New
 England
 Journal
 of
 Medicine,
 2000.
343(4).
 10.
 Bretzel
R.G.,
Jahr
H.,
Eckhard
M.,
Martin
I.,
 Winter
 D.,
 Brendel
 M.D.,
 Islet
 cell
 transplantation
 today.
 Langenbecks
 Arch
 Surg,
 2007.
 392:
 p.
 239‐ 253.
 11.
 Shapiro
 A.M.J.,
 M.D.,
 Ph.D.,
 Ricordi
 C.,
 M.D.,
 Hering
 B.J.,
 M.D.,
 Auchincloss
 H.,
 M.D.,
 Lindblad
 R.,
 M.D.,
 Robertson
 R.P.,
 M.D.,
 Secchi
 A.,
 M.D.,
 Brendel
 M.D.,
 M.D.,
 Berney
 T.,
 M.D.,
 Brennan
D.C.,
M.D.,
Cagliero
E.,
M.D.,
Alejandro
R.,
 M.D.,
 Ryan
 E.A.,
 M.D.,
 DiMercurio
 B.,
 R.N.,
 Morel
 P.,
 M.D.,
 Polonsky
 K.S.,
 M.D.,
 Reems
 J.,
 Ph.D.,
 Bretzel
R.G.,
M.D.,
Bertuzzi
F.,
M.D.,
Froud
T.,
M.D.,



Kandaswamy
 R.,
 M.D.,
 Sutherland
 D.E.R.,
 M.D.,
 Ph.D.,
 Eisenbarth
 G.,
 M.D.,
 Ph.D.,
 Segal
 M.,
 Ph.D.,
 Preiksaitis
J.,
M.D.,
Korbutt
G.S.,
Ph.D.,
Barton
F.B.,
 M.S.,
 Viviano
 L.,
 R.N.,
 Seyfert‐Margolis
 V.,
 Ph.D.,
 Bluestone
 J.,
 Ph.D.,
 Lakey
 J.R.T.,
 Ph.D.,
 International
 trial
 of
 the
 Edmonton
 protocol
 for
 islet
 transplantation.
 The
 New
 England
 Journal
 of
 Medicine,
2006.
355.
 12.
 Interview
met
Engelse
M.A.,
UMCL,
15‐05
 ‐2008.


 
 13.
 LUMC,
 Rapporten
 en
 protocollen
 van
 eilandjes
islolatie
procedure
LUMC.
2007:
Leiden.
 14.
 Ballian
 N.,
 MD.,
 Brunicardi
 F.C.,
 MD,
 Islet
 vasculature
 as
 a
 regulator
 of
 endocrine
 pancreas
 function.
 World
 Journal
 of
 Surgery,
 2007.
 31:
 p.
 705–714.
 
 15.
 Konstantinova
 I.,
 Lammert
 E.,
 Microvascular
 development:
 learning
 from
 pancreatic
 islets.
 BioEssays,
 2004.
 26:
 p.
 1069– 1075.
 16.
 Cabrera
 O.,
 Berman
 D.M.,
 Kenyon
 N.S.,
 Ricordi
 C.,
 Berggren
 P.,
 Caicedo
 A.,
 The
 unique
 cytoarchitecture
 of
 human
 pancreatic
 islets
 has
 implications
 for
 islet
 cell
 function.
 PNAS,
 2005.
 103(7):
p.
2334
–
2339.
 17.
 Brissova
 M.,
 Fowler
 M.J.,
 Nicholson
 W.E.,
 Chu
 A.,
 Hirshberg
 B.,
 Harlan
 D.M.,
 Powers
 A.C.,
 Assessment
 of
 human
 pancreatic
 islet
 architecture
 and
 composition
 by
 laser
 scanning
 confocal
 microscopy.
 Journal
 of
 Histochemistry
 &
 Cytochemistry,
2005.
53(9):
p.
1087
–
1097.
 18.
 Gao
 B.,
 Jeong
 W.,
 Tian
 Z.,
 Liver:
 An
 organ
 with
 predominant
 innate
 immunity.
 Hepatology,
 2008.
47:
p.
729‐736.
 29.
 Oda
 M.,
 Yokomori
 H.,
 Han
 J.,
 Regulatory
 mechanisms
 of
 hepatic
 microcirculatory
 hemodynamics:
 Hepatic
 arterial
 system.
 Clinical
 Hemorheology
 and
 Microcirculation,
 2006.
 34:
 p.
 11–26.
 20.
 Hirschi
 et
 al.,
 Blood
 vessel
 assembly.New
 York
Academy
of
Sciences,
2002.
961:
p.
223‐242.
 21.
 Helm
 C.E.,
 Fleury
 M.E.,
 Zisch
 A.H.,
 Boschetti
 F.,
 Swartz
 M.A.,
 Synergy
 between
 interstitial
 flow
 and
 VEGF
 directs
 capillary
 morphogenesis
 in
 vitro
 through
 a
 gradient
 amplification
 mechanism.
 PNAS,
 2005.
 102(44):
 p.
 15779–15784.


Multi
Disciplinaire
Opdracht
 22.
 Brissova
M.,
Shostak
A.,
Shiota
M.,
Wiebe
 P.O.,
 Poffenberger
 G.,
 Kantz
 J.,
 Chen
 Z.,
 Carr
 C.,
 Jerome
W.G.,
Chen
J.,
Baldwin
H.C.,
Nicholson
W.,
 Bader
 D.M.,
 Jetton
 T.,
 Gannon
 M.,
 Powers
 A.C.,
 Pancreatic
 islet
 production
 of
 vascular
 endothelial
 growth
 factor‐A
 Is
 essential
 for
 islet
 vascularization,
 revascularization,
 and
 function.
 Diabetes,
2006.
55:
p.
2974
–
2985.
 23.
 Lammert
E.,
Gu
G.,
McLaughlin
M.,
Brown
 D.,
 Brekken
 R.,
 Murtaugh
 L.C.,
 Gerber
 H.,
 Ferrara
 N.,
 Melton
 D.A.,
 Role
 of
 VEGF‐A
 in
 vascularization
 of
 pancreatic
 islets.
 Current
 Biology,
 2003.
 13:
 p.
 1070–1074.
 24.
 Beilke
 J.N.,
 Kuhl
 N.R.,
 Kaer
 L.V.,
 Gill
 R.G.,
 NK
 cells
 promote
 islet
 allograft
 tolerance
 via
 a
 perforin‐dependent
 mechanism.
 Nature
 Medicine,
 2005.
11(10):
p.
1059‐1064.
 25.
 Vivier
E.,
Tomasello
E.,
Baratin
M.,
Walzer
 T.,
 Ugolini
 S.,
 Functions
 of
 natural
 killer
 cells.
 Nature
Immunology,
2008.
9(5):
p.
503‐510.
 26.
 Lucey
 D.R.,
 Clerici
 M.,
 Shearer
 G.M.,
 Type
 1
 and
 Type
 2
 cytokine
 dysregulation
 in
 human
 infectious,
 neoplastic,
 and
 inflammatory
 disease.
 American
 Society
 for
 Microbiology,
 1996.
 9(4):
 p.
 532–562.
 27.
 Leea
 D.Y.,
 Leea
 S.,
 Namb
 J.H.,
 Byuna
 Y.,
 Minimization
 of
 immunosuppressive
 therapy
 after
 islet
 transplantation:
 Combined
 action
 of
 heme
 oxygenase‐1
 and
 PEGylation
 to
 islet.
 American
 Journal
of
Transplantation,
2006.
6:
p.
1820–1828.
 28.
 Parham
 P.,
 The
 immune
 system.
 2
 ed.
 2005:
 Garland
 Science
 Publishing.
 p.
 74,159‐160,
 174,
181,
350.
 29.
 Liu
 J.,
 Farmer
 J.,
 Lane
 W.,
 Friedman
 J.,
 Weissman
I.,
Schreiber
S.
,
Calcineurin
is
a
common
 target
of
cyclophilin‐cyclosporin
A
and
FKBP‐FK506
 complexes.
Cell,
1991.
66(4).
 30.
 Brody
 T.M.,
 Brody's
 Human
 Pharmacology.
4
ed,
2005:
Elsevier
MOSBY
 31.
 Mnasria
K.,
Lagaraine
C.,
Velge‐Roussel
F.,
 Oueslati
 R.,
 Lebranchu
 Y.,
 Baron
 C.,
 Anti‐CD25
 antibodies
 affect
 cytokine
 synthesis
 pattern
 of
 human
 dendritic
 cells
 and
 decrease
 their
 ability
 to
 prime
allogeneic
CD4+
T
cells.
Journal
of
Leukocyte
 Biology,
2008.
84.
 32.
 Wang
H.,
P.D.,
Li
M.,
Ph.D.,
Lin
PH.,
M.D.,
 Yao
 Q.,
 M.D.,
 Ph.D.,
 Chen
 C.,
 M.D.,
 Ph.D.,
 Fluid
 shear
stress
regulates
the
expression
of
TGF‐B1
and
 its
 signaling
 molecules
 in
 mouse
 embryo
 mesenchymal
 progenitor
 cells.
 Journal
 of
 Surgical
 Research,
2008.


33.
 Rouwkema
J.,
Rivron
N.C.,
van
Blitterswijk
 C.A.,
 Vascularization
 in
 Tissue
 Engineering,
 Department
 of
 Tissue
 Regeneration
 and
 Department
 of
 Biomechanical
 Engineering,
 University
of
Twente,
Enschede,
2008.
 34.
 van
 der
 Windt
 D.J.,
 Bottino
 R.,
 Casu
 A.,
 Campanile
 N.,
 Cooper
 D.K.C.,
 Rapid
 loss
 of
 intraportally
 transplanted
 islets:
 An
 overview
 of
 pathophysiology
 and
 preventive
 strategies.
 Xenotransplantation,
2007.
14:
p.
288‐297.
 35.
 Cabric
S.,
Sanchez
J.,
Lundgren
T.,
Foss
A.,
 Felldin
M.,
Källen
R.,
Salmela
K.,
Tibell
A.,
Tufveson
 G.,
Larsson
R.,
Korsgren
O.,
Nilsson
B.,
Islet
surface
 heparinization
prevents
the
instant
blood‐mediated
 inflammatory
 reaction
 in
 islet
 transplantation.
 Diabetes,
2007.
56:
p.
2008‐2015.
 36.
 Sleater
 M.,
 Diamond
 A.S.,
 Gill
 G.,
 Islet
 allograft
 rejection
 by
 contact‐dependent
 CD8+
 T
 cells:
 Perforin
 and
 FasL
 play
 alternate
 but
 obligatory
 roles.
 American
 Journal
 of
 Transplantation,
2007.
7:
p.
1927‐1933.
 37.
 Diamond
 A.S.,
 Gill
 G.,
 An
 essential
 contribution
 by
 IFN‐y
 to
 CD8+
 T
 cell‐mediated
 rejection
 of
 pancreatic
 islet
 allografts.
 The
 Journal
 of
Immunology,
2000.
165:
p.
247‐255.
 38.
 Bose
 A.,
 Inoue
 Y.,
 Kokko
 K.E.,
 Lakkis
 F.G.,
 Cutting
 edge:
 Perforin
 down‐regulates
 CD4
 and
 CD8
 T
 cell‐mediated
 immune
 responses
 to
 a
 transplanted
 organ.
 The
 Journal
 of
 Immunology,
 2003.
170:
p.
1611–1614.

 39.
 Yasunami
 Y.,
 Kojo
 S.,
 Kitamura
 H.,
 Toyofuku
 A.,
 Satoh
 M.,
 Nakano
 M.,
 Nabeyama
 K.,
 Nakamura
 Y.,
 Matsuoka
 N.,
 Ikeda
 S.,
 Tanaka
 M.,
 Ono
 J.,
 Nagata
 N.,
 Ohara
 O.,
 Taniguchi
 M.,
 Valpha14
 NK
 T
 cell–triggered
 IFN‐y
 production
 by
 Gr‐1+CD11b+
 cells
 mediates
 early
 graft
 loss
 of
 syngeneic
 transplanted
 islets.The
 Journal
 of
 Experimental
 Medicine,
 2005.
 202(7):
 p.
 913–918.
 40.
 Toyofuku
 A.,
 Yasunami
 Y.,
 Nabeyama
 K.,
 Nakano
 M.,
 Satoh
 M.,
 Matsuoka
 N.,
 Ono
 J.,
 Nakayama
 T.,
 Taniguchi
 M.,
 Tanaka
 M.,
 Ikeda
 S.,
 Natural
killer
T‐cells
participate
in
rejection
of
islet
 allografts
in
the
liver
of
mice.
Diabetes,
2006.
55:
p.
 34–39.
 41.
 Cross
 S.E.,
 Richards
 S.K.,
 Clark
 A.,
 Benest
 A.V.,
 Bates
 D.O.,
 Mathieson
 P.W.,
 Johnson
 P.R.V.,
 Harper
 S.J.,
 Smith
 R.M.
 ,
 Vascular
 endothelial
 growth
factor
as
a
survival
factor
for
human
islets:
 Effect
 of
 immunosuppressive
 drugs.
 Diabetologia,
 2007.
50:
p.
1423–1432.


56
 


Multi
Disciplinaire
Opdracht
 42.
 Interview
met
Engbersen
J.F.J.,
Biomedical
 chemistry
,
09‐06‐2008.

 43.
 Interview
 met
 Poot
 A.A.,
 09‐06‐2008.

 44.
 Apeldoorn
van,
A.,
09‐06‐2008.
 45.
 Krüger
 B.,
 Weber
 I.,
 Albrecht
 E.,
 Mooren
 F.C.,
 Lerch
 M.M.,
 Effect
 of
 hyperthermia
 on
 premature
 intracellular
 trypsinogen
 activation
 in
 the
exocrine
pancreas.
Biochemical
and
Biophysical
 Research
 Communications,
 2001.
 282(1):
 p.
 159– 165.
 46.
 Marselli
 L.,
 Thorne
 J.,
 Ahn
 Y.,
 Omer
 A.,
 Sgroi
 D.C.,
 Libermann
 T.,
 Sharma
 A.,
 Otu
 H.H.,
 Bonner‐ Weir
 S.,
 Weir
 G.C.,
 Gene
 expression
 of
 purified
 B‐ cell
 tissue
 obtained
 from
 human
 pancreas
 with
 laser
 capture
 microdissection.
 Journal
 of
 Clinical
 Endocrinology
 &
 Metabolism,
 2008.
 93(3):
 p.
 1046–1053.
 47.
 Vakgroep
 Biophysical
 Engineering
 48.
 Pissuwan
D.,
Valenzuela
S.M.,
Cortie
M.B.,
 Therapeutic
 possibilities
 of
 plasmonically
 heated
 gold
 nanoparticles.
 TRENDS
 in
 Biotechnology,
 2006.
24(2).
 49.
 Tissue
 Regeneration
 vakgroep,
 Universiteit
Twente.
 
50.
 Shearer
 J.D.,
 Coulter
 C.F.,
 Engeland
 W.C.,
 Roth
 R.A.,
 Caldwell
 M.D.,
 Insulin
 is
 degraded
 extracellularly
 in
 wounds
 by
 insulin‐degrading
 enzyme.
 American
 Journal
 of
 Physiol
 ‐
 Endocrinology
and
Metabolism,
1997.
273:
p.
657‐ 664.
 51.
 Teramura
 Y.,
 Iwata
 H.,
 Islets
 surface
 modification
 prevents
 blood‐mediated
 inflammatory
 responses.
 American
 Chemical
 Society,
2008.
 52.
 Tjernberg
 J.,
 Ekdahl
 K.N.,
 Lambris
 J.D.,
 Korsgren
 O.,
 Nilsson
 B.,
 Acute
 antibody‐mediated
 complement
activation
mediates
lysis
of
pancreatic
 islets
cells
and
may
cause
tissue
loss
in
clinical
islet
 transplantation.
 Transplantation,
 2008.
 85(8):
 p.
 1193–1199.
 53.
 Bennet
W.,
Sundberg
B.,
Groth
C.,
Brendel
 M.D.,
 Brandhorst
 D.,
 Brandhorst
 H.,
 Bretzel
 R.G.,
 Elgue
 G.,
 Larsson
 R.,
 Nilsson
 B.,
 Korsgren
 O.,
 Incompatibility
between
human
blood
and
isolated
 islets
of
Langerhans
A
finding
with
implications
for
 clinical
 intraportal
 islet
 transplantation?Diabetes
 1999.
48:
p.
1907–1914.
 54.
 C.A,
 van
 Blitterswijk.,
 Tissue
 Engineering
 14.2
blz
405.
2008,
Elsevier.



55.
 Wang
 W.,
 Upshaw
 L.,
 Zhang
 G.,
 Strong
 D.M.,
 Reems
 J.,
 Adjustment
 of
 digestion
 enzyme
 composition
 improves
 islet
 isolation
 outcome
 from
 marginal
 grade
 human
 donor
 pancreata.
 Cell
 Tissue
Banking,
2006.
8:
p.
187–194.
 56.
 Kruijer
 W.,
 Professor
 in
 Molecular
 Cell
 Biology,
Universiteit
Twente.
 57.
 Yoon
 J.,
 Jun
 H.,
 Autoimmune
 destruction
 of
 prancreatic
 b
 cells.
 American
 Journal
 of
 Therapeutics,
2005.
12(6):
p.
580–591.
 58.
 Green
 E.A.,
 Gorelik
 L.,
 McGregor
 C.M.,
 Tran
 E.H.,
 Flavell
 R.A.,
 CD4+
 CD25+
 T
 regulatory
 cells
 control
 anti‐islet
 CD8+
 T
 cells
 through
 TGF‐ beta–TGF‐beta
 receptor
 interactions
 in
 type
 1
 diabetes.
PNAS,
2003.
100(19):
p.
10878–10883.
 59.
 Konturek
 J.W.,
 Hengst
 K.,
 Kulesza
 E.,
 Gabryelewicz
A.,
Konturek

S.J.,
Domschke
W.,
Role
 of
 endogenous
 nitric
 oxide
 in
 the
 control
 of
 exocrine
 and
 endocrine
 pancreatic
 secretion
 in
 humans.
Gut,
1997.
40:
p.
86‐91.
 60.
 Das
 S.K.,
 Vasudevan
 D.M.,
 Essential
 factors
 associated
 with
 hepatic
 angiogenesis.Life
 Sciences,
2007.
81:
p.
1555–1564.
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 


57
 


Multi
Disciplinaire
Opdracht


Bijlage
A
 Diabetes
mellitus
type
I
 Diabetes
 mellitus
 type
 I,
 ook
 wel
 insulineafhankelijke
 diabetes
 mellitus
 genoemd,
 is
 een
 auto‐ immuunziekte
 veroorzaakt
 door
 de
 vernietiging
 van
 insulineproducerende
 bèta
 
 cellen.
 Deze
 cellen
 bevinden
 zich
 in
 de
 eilandjes
 van
 Langerhans
 in
 de
 pancreas.28,57
 De
 oorzaak
 van
 auto‐immuun
 diabetes
type
I
is
multifactorieel,

er
zijn
genetische
factoren
en
omgevingsfactoren
die
een
rol
spelen
 bij
de
initiatie
en
progressie
van
apoptose
van
de
bèta
cellen.
Aan
de
hand
van
onderstaand
figuur
zal
 de
auto‐immuun
reactie
worden
besproken(figuur
29).
 



 Figuur
29:
Auto‐immuun
reactie
diabetes
mellitus
type
I.


Histologische
analyse
van
de
pancreas
bij
patiënten
met
diabetes
mellitus
type
I
laat
een
infiltratie
in
 de
eilandjes
van
Langerhans
zien
door
T
en
B
cellen,
macrofagen
en
NK‐cellen.
Daarnaast
worden
er
 autoantilichamen
 aangetroffen
 die
 reageren
 op
 de
 eilandjes
 van
 Langerhans.57
 Autoantigenen
 die
 vrijgemaakt
 worden
 door
 bèta
 cellen
 worden
 verwerkt
 door
 Antigeen
 Presenterende
 Cellen
 (APCs)
 zoals
Dendritische
Cellen
(DCs)
en
macrofagen
welke
vervolgens
worden
gepresenteerd
aan
T
helper
 cellen
(CD4+
Th1
cel)
in
samenwerking
met
HLA
klasse
II
moleculen.
De
betrokken
APCs
scheiden
IL‐12
 uit
welke
CD4+
Th1
cellen
activeert.
Dit
zorgt
er
voor
dat
de
immuunbalans
tussen
effector
cellen
en
 regulatoire
 cellen
 wordt
 verstoord.
 T
 cellen
 zijn
 in
 te
 delen
 in
 drie
 typen,
 namelijk
 de
 effector
 T
 58
 


Multi
Disciplinaire
Opdracht
 cellen,
CD8+
cytotoxische
T
cellen,
CD4+
Th1
cellen
en
CD4+
Th2
cellen.
De
functie
van
Th1
cellen
is
het
 activeren
 van
 macrofagen.
 Th2
 cellen
 zijn
 verantwoordelijk
 voor
 de
 differentiatie
 van
 inactieve
 B
 cellen
in
plasmacellen.28
CD4+
Th1
cellen
produceren
IL‐2,
IFN‐γ,
TNF‐α
en
TNF‐ß.
IL‐2
zorgt
er
voor
dat
 bèta
 cel
 specifieke
 Pre
 Cytotoxische
 T
 lymfocyten
 (CTLs)
 CTLs
 worden.28
 IL‐2
 bindt
 aan
 de
 CD4+
 T
 cellen
 doordat
 deze
 T
 cellen
 CD25
 op
 hun
 membraan
 hebben,
 CD25
 is
 een
 deel
 van
 de
 IL‐2
 receptor.28,58
IFN‐γ
zorgt
ervoor
dat
macrofagen
cytotoxisch
worden.
Deze
cytotoxische
macrofagen
 scheiden
bèta
cel
cytotoxische
cytokines
uit
zoals
IL‐1b,
TNF‐α,
IFN‐γ
en
vrije
radicalen.
Deze
door
de
 macrofagen
geproduceerde
cytokines
zijn
van
invloed
op
de
expressie
van
FasL
op
bèta
cellen
wat
tot
 FasL‐geïnitieerde
apoptose
leidt.
Bèta
cel
antigeenspecifiek
CTLs
herkennen
antigenen
die
aanwezig
 zijn
op
bèta
cellen
in
combinatie
met
HLA
klasse
I
moleculen.
Deze
CTLs
geven
tevens
granzymen
af
 en
brengen
perforine
tot
expressie
welke
toxisch
zijn
voor
de
bèta
cellen.
De
autoantigenen
van
de
 bèta
 cellen
 uit
 de
 pancreas
 hebben
 tot
 doel
 om
 voor
 immuun
 gerelateerde
 vernietiging
 van
 bèta
 cellen
 te
 zorgen.
 Dit
 is
 dan
 ook
 de
 reden
 dat
 er
 wordt
 gedacht
 dat
 de
 antigeenspecifieke
 immuunreactie
 betrokken
 is
 bij
 het
 beschadigen
 van
 bèta
 cellen.
 De
 aanwezigheid
 van
 autoantilichamen
 en
 autoreactieve
 T
 cellen
 die
 gericht
 zijn
 tegen
 bèta
 cel
 autoantigenen
 worden
 gezien
 als
 de
 meest
 gangbare
 immunologische
 markers
 bij
 patiënten
 met
 diabetes
 mellitus
 type
 I.
 Enkel
voorbeelden
van
autoantigenen
zijn
insuline
en
GAD.
Het
GAD
antilichaam
wordt
gevonden
in
 70%–75%
van
de
diabetes
mellitus
type
I
diabetes
patiënten
en
in
1%–2%
van
gezonde
personen.
Het
 autoantigeen
insuline
wordt
gevonden
in
50%‐70%
van
de
kinderen
die
aan
diabetes
mellitus
type
I
 lijden.
 Dit
 is
 een
 eerste
 aanwijzing
 voor
 een
 aanwezig
 auto‐immuun
 proces.57
 Samenvattend,
 geactiveerde
macrofagen,
CD4+Th1
cellen
en
CD8+T
cellen
zorgen
ervoor
dat
de
bèta
cellen
sterven,
 wat
leidt
tot
de
auto‐immuunziekte
diabetes
mellitus
type
I.


59
 


Multi
Disciplinaire
Opdracht


Bijlage
B
 B1
–
Veneuze
afvoer
 Er
 wordt
 gedacht
 dat
 de
 veneuze
 afvoer
 afhankelijk
 is
 van
 de
 grootte
 van
 de
 eilandjes
 van
 Langerhans.
 Eilandjes
 groter
 dan
 100
 µm
 draineren
 meteen
 in
 de
 venen
 die
 op
 hun
 beurt
 in
 de
 portale
circulatie
uitmonden.
Terwijl
het
bloed
uit
de
kleinere
eilandjes
eerst
draineert
in
het
insulo‐ portale
 systeem
 waarbij
 het
 exocriene
 weefsel
 eerst
 doorbloed
 wordt
 voordat
 het
 bloed
 de
 vena
 porta
instroomt.
Andersom
kan
het
bloed
vanuit
het
exocriene
weefsel
de
eilandjes
van
Langerhans
 perfunderen.
Dit
laat
zien
dat
er
sprake
is
van
een
bilaterale
communicatie.14
 B2
–
Regulatie
bloedstroom
 Het
 regelen
 van
 de
 bloedstroom
 door
 de
 eilandjes
 van
 Langerhans
 is
 zeer
 complex.
 Er
 zijn
 vele
 mechanismen
 betrokken
 bij
 de
 regulatie
 van
 de
 perfusie.
 Deze
 mechanismen
 worden
 geïnitieerd
 door
signalen
van
het
neurale,
hormonale
en
circulatoire
systeem.
Zo
heeft
NO
een
direct
effect
op
 de
microcirculatie
en
is
het
een
instabiele
vasodilatator.
NO
wordt
gesynthetiseerd
door
NO
synthase
 (NOS)
uit
L‐Arginine
(L‐Arg)
in
onder
andere
de
VECs
en
de
bèta
cellen.
Daarnaast
beïnvloedt
de
NO
 productie
 de
 hormoonsecretie
 op
 een
 directe
 manier.
 Dit
 leidt
 tot
 een
 remming
 van
 de
 insuline
 afgifte
en
verhoging
van
de
glucagon
afgifte.
Bij
onderdrukking
van
NOS
verlagen
de
pancreatische
 enzymsecretie,
 het
 plasma
 insuline
 en
 de
 pancreatische
 polipeptide
 niveaus.
 Hieruit
 kan
 men
 concluderen
dat
endogeen
NO
effect
heeft
op
zowel
de
exocriene
als
de
endocriene
afgifte
van
de
 pancreas.
 Een
 andere
 belangrijke
 directe
 mediator
 van
 de
 eilandjes
 hyperaemie
 is
 adenosine
 die
 geproduceerd
 wordt
 als
 adenosine
 trifosfaat
 (ATP)
 door
 het
 aëroob
 eilandjes
 metabolisme.
 Dit
 veroorzaakt
 locale
 vasodilatatie
 waardoor
 de
 bloedstroom
 
 verhoogt
 wordt.
 Andere
 regulatoren
 waaronder
 voedingsstoffen
 en
 hormonen
 bereiken
 de
 pancreas
 via
 de
 bloedstroom.
 Deze
 zorgen
 voor
indirecte
effecten
op
de
microcirculatie
door
de
interactie
met
vasoconstictors
en
vasodilatators
 in
de
eilandjes
van
Langerhans.
Het
neurale
systeem
is
verantwoordelijke
voor
directe
veranderingen
 in
de
perfusie
van
het
eilandje.
Hormonen
die
afgegeven
worden
door
de
endocriene
cellen
hebben
 een
vasoactief
effect.
Insuline
daarentegen
staat
bekend
als
een
vasodilatator
door
het
activeren
van
 de
 endotheliale
 NOS.
 Somatostatine
 (SST)
 is
 een
 peptide
 hormoon
 dat
 uiteenlopende
 regulatoire
 effecten
 in
 de
 pancreas
 heeft.
 Octreotiede,
 een
 SST
 analoog,
 leidt
 de
 pancreatische
 bloedstroom
 door
de
exocriene
pancreas.
Dit
zorgt
er
dus
voor
dat
de
bloedstroom
in
de
eilandjes
van
Langerhans
 afneemt
 zonder
 de
 totale
 perfusie
 van
 de
 pancreas
 te
 beïnvloeden.
 Dit
 kan
 komen
 door
 vasoconstrictie
 die
 geïnitieerd
 wordt
 door
 SST
 en
 Ocreotide
 welke
 reageren
 op
 het
 vasculair
 gladspierweefsel
en
SST
receptoren
(SSTRs),
welke
tot
expressie
komen
op
de
vasculaire
wand.
Er
is
 waargenomen
 dat
 SST
 een
 remmende
 werking
 heeft
 op
 de
 NO
 productie
 door
 de
 werking
 op
 de
 SSTR1‐3
 receptor.
 De
 effecten
 van
 pancreatische
 polypeptide
 en
 glucagon
 zijn
 in
 mensen
 nog
 onbekend.
 Daarnaast
 zijn
 er
 cellulaire
 mechanismen
 bekend
 die
 de
 perfusie
 reguleren.
 Zo
 zouden
 kalium
 kanalen
 in
 de
 eilandjes
 van
 Langerhans
 werken
 op
 twee
 cellen.
 Namelijk
 op
 de
 vasculaire
 gladde
 spiercellen
 en
 de
 bèta
 cellen,
 waar
 respectievelijk
 Kir6.1
 en
 Kir6.2
 tot
 expressie
 worden
 gebracht.
Andere
endocriene
celtypen
van
het
eilandje
van
Langerhans
brengen
ook
het
eind
kanaal
 tot
 expressie.
 Beide
 kanalen
 hebben
 structurele
 gelijkenissen
 en
 hebben
 invloed
 op
 de
 insuline
 afgifte
 en
 vasodilatatie
 door
 respectievelijk
 bèta
 cellen
 en
 vasculaire
 gladde
 spiercellen.
 Adenosine
 werkt
ook
op
de
kalium
kanalen
om
zo
vasodilatatie
in
de
eilandjes
te
veroorzaken.14,59


60
 


Multi
Disciplinaire
Opdracht
 B3
–
Groeifactoren
betrokken
bij
de
angiogenese
 Angiopoëtines
reguleren
de
maturatie
van
neovasculatuur
van
geprolifereerde
endotheelcellen.
Ang‐ 1
remt
vasculaire
ontsteking,
plasma
lekkage
en
endotheliale
apoptose
terwijl
Ang‐2
in
afwezigheid
 van
 VEGF
 chronisch
 angiogenese
 initieert.
 Matrix
 Metalloproteines
 (MMP)
 wordt
 in
 latente
 vorm
 afgegeven
 en
 geactiveerd
 door
 proteolyse.
 Dit
 degradeert
 componenten
 van
 de
 extracellulaire
 matrix.
 Fibrosis
 Growth
 Factor
 (FGF)
 wordt
 onder
 invloed
 van
 VEGF
 afgescheiden
 en
 stimuleert
 proliferatie,
differentiatie
en
angiogenese.
Transforming
Growth
Factor
(TGF)
is
een
multifunctionele
 cytokine
 die,
 wanneer
 wordt
 geactiveerd,
 een
 functie
 heeft
 bij
 de
 regulering
 van
 de
 celcyclus,
 differentiatie,
extracellulaire
matrix
formatie,
hematopoëse,
angiogenese,
chemotaxie,
immunologie
 en
apoptose.60
 B4
–
Angiogenese
en
werking
NO
in
de
lever
 Toxische
effecten
uiten
zich
bij
een
redoxreactie
met
O2.
Normale
concentraties
van
NO
verhinderen
 hepatocyten
 apoptose.
 Na
 leverschade
 activeert
 NO
 de
 Hepatic
 Stellate
 Cells
 (HSCs)
 welke
 zorgen
 voor
een
extracellulaire
matrix
en
actine‐
en
myosinefilamenten.
Een
vermindering
van
NO
productie
 door
 de
 Sinusoidal
 Endothelial
 Cells
 (SECs)
 stimuleert
 vervolgens
 de
 sinusoïdale
 vasoconstrictie.
 Eenhoge
 concentratie
 van
 TGF
 is
 te
 vinden
 in
 SECs
 en
 Kupfer
 cellen.
 TGF
 heeft
 voornamelijk
 een
 autocriene
 functie
 bij
 de
 regeneratie
 en
 fibrogenese
 van
 de
 lever
 na
 leverschade
 of
 hepatectomie.
 Veel
 cytokines
 die
 betrokken
 zijn
 bij
 het
 immuunsysteem
 hebben
 een
 functie
 bij
 de
 hepatische
 angiogenese.
 Zo
 reageren
 fibroblasten
 op
 Tumor
 Necrosis
 Factor
 (TNF)‐α
 door
 een
 verhoging
 van
 angiotensine
 receptoren
 en
 van
 MMP.
 IL‐10
 heeft
 een
 functie
 bij
 het
 remodelleren
 van
 de
 extracellulaire
 matrix
 door
 de
 productie
 van
 MMP
 inhibitoren
 (TIMP).
 Vascular
 Endothelial
 Growth
 Inhibitor
 (VEGI)
 staat
 genetisch
 onder
 de
 regulatie
 van
 ontstekingscytokines
 en
 kan
 cellen
 in
 de
 G0/G1
 fase
 van
 de
 celcyclus
 kan
 laten
 stagneren
 en
 de
 dood
 van
 prolifererende
 cellen
 programmeren.
Andersom
heeft
VEGF
juist
een
pro‐inflammatoire
werking
door
versterking
van
IFN‐ γ.
Thrombocyten
hebben
tevens
een
functie
in
de
regulatie
van
hepatische
angiogenese.
Ze
zijn
de
 belangrijkste
 transporteur
 van
 VEGF
 en
 een
 belangrijke
 regulator
 van
 angiostatine,
 welke
 een
 remmer
 is
 van
 hepatische
 fibrosering.
 Verder
 zijn
 er
 nog
 insulineachtige
 groeifactoren
 die
 indirect
 angiogenese,
zonder
remming
van
leverfibrosering
stimuleren.60
 


61
 


Multi
Disciplinaire
Opdracht
 


Bijlage
C
 Prevascularisatie
in
een
tissue
engineered
construct
 De
vasculaire
connectie
van
de
allogene
eilandjes
van
Langerhans
en
de
locatie
waarin
de
eilandjes
 komen
te
emboliseren
is
zoals
eerder
aangegeven
van
groot
belang
voor
de
korte
termijn
overleving
 van
de
eilandjes.
Vanwege
het
feit
dat
de
angiogenese
van
de
ontvanger
in
de
praktijk
de
allogene
 eilandjes
 van
 Langerhans
 niet
 adequaat
 kan
 perfunderen
 moet
 er
 gefocust
 worden
 op
 oplossingen
 om
 deze
 te
 bevorderen.
 Optimalisatie
 van
 de
 vasculaire
 inbedding
 is
 er
 op
 gericht
 om
 in
 de
 pretransplantatie
 fase
 de
 vasculatuur
 van
 het
 transplantaat
 zodanig
 voor
 te
 bereiden
 dat
 deze
 zo
 optimaal
 mogelijk
 een
 verbinding
 aan
 kan
 gaan
 met
 de
 vasculatuur
 van
 de
 ontvanger.
 Er
 kan
 onderscheid
 gemaakt
 worden
 op
 het
 gebied
 van
 de
 snelheid
 van
 het
 perfunderen
 van
 het
 te
 transplanteren
 weefsel.
 Hier
 vallen
 respectievelijk
 onderin
 vivo
 prevascularisatie,
 in
 vitro
 prevascularisatie,
 gericht
 angiogenetische
 factoren
 toedienen
 en
 als
 laatste
 het
 tissue
 engineered
 construct.

 Hieronder
 volgt
 een
 kort
 overzicht
 van
 de
 mogelijkheden
 van
 prevascularisatie
 met
 betrekking
 tot
 een
 tissue
 engineered
 construct.
 Bij
 in
 vivo
 prevascularisatie
 wordt
 de
 verbinding
 microchirurgisch
 bewerkstelligd
 en
 zorgt
 deze
 voor
 een
 directe
 perfusie
 van
 het
 transplantaat.
 Voorafgaand
 aan
 de
 transplantatie
moet
het
tissue
engineered
construct
in
vivo
bij
een
arterie
gebracht
worden
waarna
 er
 spontane
 angiogenese
 plaats
 moet
 vinden
 om
 het
 tissue
 engineered
 construct
 via
 een
 capillair
 netwerk
te
perfunderen.
Vervolgens
wordt
het
tissue
engineered
construct
op
de
gewenste
locatie
 heringebracht.
 Bij
 in
 vitro
 prevascularisatie
 wordt
 er
 in
 een
 kweek
 opstelling
 de
 vaatvoorziening
 zodanig
 voorbereid
 dat
 deze
 zo
 optimaal
 mogelijk
 een
 verbinding
 aan
 kan
 gaan
 met
 de
 ontvanger.
 Hierbij
 kan
 onderscheidt
 gemaakt
 worden
 tussen
 ingroei
 door
 spontane
 angiogenese
 en
 door
 microchirurgisch
gemaakte
verbindingen.
Het
tissue
engineered
construct
ontwerp
draagt
tevens
bij
 aan
de
spontane
angiogenese.
Gebruikte
materialen
en
samenstelling,
vorm
en
locatie
van
inbreng
 zijn
hierbij
van
belang.
De
angiogenese
kan
daarnaast
bevorderd
worden
door
het
gericht
toedienen
 van
angiogenetische
factoren.33
Het
toedienen
van
groeifactoren
kan
echter
ook
een
nadelig
effect
 hebben.
Hier
zal
later
verder
op
ingegaan
worden.
 Als
 er
 gekeken
 wordt
 naar
 de
 mogelijkheden
 van
 in
 vivo
 prevascularisatie
 kan
 deze
 optie
 direct
 afgewezen
worden
op
grond
van
invasiviteit.
Er
zijn
tenminste
twee
invasieve
ingrepen
nodig
om
een
 geprevasculariseerd
 tissue
 engineered
 construct
 op
 deze
 wijze
 in
 te
 brengen.
 Tevens
 zijn
 de
 kleine
 capillairen
 bij
 diabetes
 mellitus
 type
 I
 patiënten
 beschadigd
 wat
 de
 groei
 van
 een
 capillair
 netwerk
 van
een
arterie
naar
het
tissue
engineered
construct
bemoeilijkt.
De
beste
oplossing
lijkt
het
in
vitro
 prevasculariseren
 van
 een
 tissue
 engineered
 construct
 in
 combinatie
 met
 een
 uitgedacht
 tissue
 engineered
construct
ontwerp.
Dit
kan
uiteindelijk
zorgen
voor
de
snelste
manier
van
perfunderen.
 In
 vitro
 prevascularisatie
 is
 gebaseerd
 op
 het
 feit
 dat
 het
 met
 endotheelcellen
 mogelijk
 is
 om
 prevasculaire
structuren
te
vormen
door
ze
onder
de
juiste
omstandigheden
te
kweken.
Tijdens
de
in
 vitro
 prevascularisatie
 worden
 de
 endotheelcellen
 toegevoegd
 aan
 het
 tissue
 engineered
 construct
 waardoor
 deze
 voorzien
 is
 van
 een
 prevasculair
 netwerk
 om
 het
 moment
 van
 transplantatie.
 Na
 transplantatie
 kan
 deze
 vasculatuur
 door
 middel
 van
 angiogenese
 vasculaire
 verbindingen
 aangaan
 met
 de
 ontvanger.
 Doordat
 het
 weefsel
 niet
 in
 hoeft
 te
 groeien
 in
 het
 gehele
 tissue
 engineered
 construct,
neemt
de
tijd
dat
deze
geperfundeerd
wordt
af
in
de
orde
van
weken
tot
dagen.
Zou
dit
 62
 


Multi
Disciplinaire
Opdracht
 geprevasculariseerd
 tissue
 engineered
 construct
 microchirurgisch
 worden
 verbonden
 met
 de
 vasculatuur
 van
 de
 ontvanger
 dan
 zou
 deze
 direct
 geperfundeerd
 worden.
 Er
 moet
 geconcludeerd
 worden
 dat
 bij
 prevascularisatie
 gericht
 moet
 worden
 op
 gesynthetiseerde
 vaten
 die
 in
 de
 buurt
 moeten
liggen
van
de
eilandjes
van
Langerhans.
Hierdoor
kan
door
diffusie
uitwisseling
plaatsvinden
 van
zuurstof
en
voedingsstoffen.
Daarnaast
kunnen
vasculaire
verbindingen
gevormd
worden
tussen
 de
 eilandjes
 van
 Langerhans
 en
 de
 gesynthetiseerde
 vaten
 via
 angiogenese.
 Om
 uiteindelijk
 een
 geprevasculariseerde
 structuur
 te
 krijgen,
 kunnen
 endotheelcellen
 van
 het
 eilandjestype
 gecombineerd
 worden
 met
 voorlopercellen.
 De
 omstandigheden
 tijdens
 de
 fabricage
 van
 het
 vasculaire
 netwerk
 bepalen
 hoe
 voorlopercellen
 zich
 zullen
 differentiëren
 en
 zal
 daarom
 zoveel
 mogelijk
 moeten
 lijken
 op
 het
 milieu
 van
 de
 eilandjes
 van
 Langerhans.
 Indien
 groeifactoren
 toegediend
 zouden
 worden,
 kan
 dit
 het
 externe
 milieu
 zodanig
 veranderen
 dat
 het
 omliggende
 weefsel
 ongewenst
 differentieert.
 Het
 is
 echter
 nog
 onbekend
 hoe
 dit
 zich
 uit
 bij
 de
 eilandjes
 van
 Langerhans.
Er
is
tevens
aangetoond
dat
het
toedienen
van
groeifactoren
niet
noodzakelijk
is
om
een
 prevasculair
 netwerk
 te
 vormen
 zodat
 het
 externe
 milieu
 niet
 verstoord
 hoeft
 te
 worden
 door
 groeifactoren.33


63
 


Multi
Disciplinaire
Opdracht
 


Bijlage
D
 Brainstormschema
deelvragen
als
in
plan
van
aanpak
13
mei
2008


Brainstormschema
oplossingen
30
mei
2008





64
 


Multi
Disciplinaire
Opdracht
 Brainstormschema
3
juni
2008

 



 65