KR100819838B1 - Method for treating alpha-melanocyte-stimulating hormone for protecting islet cells for transplantation - Google Patents
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Abstract
Description
도 1은 백서의 췌도세포(Islets)와 혈액 단핵세포(PBMCs)에서의 멜라노코르틴 수용체 Ⅰ(MC1R) 발현정도를 나타내는 역전사 중합효소반응(RT-PCR) 결과 사진이다.1 is a photograph showing reverse transcriptase polymerase reaction (RT-PCR) showing the degree of melanocortin receptor I (MC1R) expression in islets and blood mononuclear cells (PBMCs) of white paper.
도 2는 혈액 단핵세포(PMBC) 혼합 배양 여부 및 알파 멜라닌세포자극호르몬 첨가 여부에 따른 췌도세포의 생존율을 나타낸 그래프이다.2 is a graph showing the survival rate of pancreatic islets according to whether blood mononuclear cells (PMBC) mixed culture and alpha melanocyte stimulating hormone added.
도 3은 혈액 단핵세포(PMBC) 혼합 배양 여부 및 알파 멜라닌세포자극호르몬 첨가 여부에 따른 췌도세포의 고사율을 나타낸 그래프이다.Figure 3 is a graph showing the high mortality of pancreatic islets according to whether the blood mononuclear cells (PMBC) mixed culture and alpha melanocyte stimulating hormone.
도 4는 혈액 단핵세포(PMBC) 혼합 배양 여부 및 알파 멜라닌세포자극호르몬 첨가 여부에 따른 췌도세포 배양액 중의 아질산염(Nitrite)의 생성량을 나타낸 그래프이다.Figure 4 is a graph showing the production amount of nitrite (Nitrite) in the islet cell culture medium according to whether the blood mononuclear cells (PMBC) mixed culture and alpha melanocyte stimulating hormone.
도 5는 혈액 단핵세포(PMBC) 혼합 배양 여부 및 알파 멜라닌세포자극호르몬 첨가 여부에 따른 췌도세포 배양액 중의 종양괴사인자-알파(TNF-α) 분비량을 나타낸 그래프이다.Figure 5 is a graph showing the tumor necrosis factor-alpha (TNF-α) secretion in pancreatic islet cell culture medium according to whether the blood mononuclear cells (PMBC) mixed culture and alpha melanocyte stimulating hormone added.
도 6은 혈액 단핵세포(PMBC) 혼합 배양 여부 및 알파 멜라닌세포자극호르몬 첨가 여부에 따른 췌도세포 배양액 중의 인터류킨1β(IL-1β) 분비량을 나타낸 그래프이다.6 is a graph showing the amount of interleukin 1β (IL-1β) secretion in pancreatic islet cell culture medium according to whether blood mononuclear cells (PMBC) mixed culture and alpha melanocyte stimulating hormone added.
도 7은 혈액 단핵세포(PMBC) 혼합 배양 여부 및 알파 멜라닌세포자극호르몬 첨가 여부에 따른 췌도세포 배양액 중의 프로스타글란딘E2(PGE2) 분비량을 나타낸 그래프이다.7 is a graph showing the amount of prostaglandin E 2 (PGE 2 ) secretion in islet cell culture medium according to whether blood mononuclear cells (PMBC) mixed culture and alpha melanocyte stimulating hormone added.
도 8은 혈액 단핵세포(PMBC) 혼합 배양 여부 및 알파 멜라닌세포자극호르몬 첨가 여부에 따른 췌도세포의 인슐린 분비량을 나타낸 그래프이다.Figure 8 is a graph showing the insulin secretion of pancreatic islets according to whether blood mononuclear cells (PMBC) mixed culture and alpha melanocyte stimulating hormone.
본 발명은 췌도세포 공급원으로부터 췌도세포를 분리하여 췌도세포 수여자에게 이식하는 일련의 췌도세포 이식과정 중 소정의 단계에서 알파 멜라닌세포자극호르몬을 첨가하는 것을 특징으로 하는 이식 췌도세포 보호를 위한 처리방법에 관한 것이다.The present invention is a method for treating transplanted islet cells, characterized in that the addition of alpha melanocyte stimulating hormone at a predetermined stage of the islet cell transplantation process isolating the islets cells from the islet cell source and transplanted to the islet cell recipients It is about.
당뇨병(Diabetes Mellitus)은 췌장 β-세포의 인슐린 분비 이상이나 인슐린 작용기관 또는 장기의 수용체 이상 등으로 인한 고혈당 증상과 이에 따른 합병증을 특징으로 하는 질병이다. 당뇨병 치료를 위해 주로 인슐린 주사요법과 함께 운동요법, 식이요법이 시행되고 있으나, 완치가 불가능하고 합병증 위험이 여전히 존재하는 등 한계가 있다.Diabetes (Diabetes Mellitus) is a disease characterized by hyperglycemic symptoms and complications caused by abnormal insulin secretion of pancreatic β-cells or abnormal receptors in insulin action organs or organs. In order to treat diabetes, mainly insulin injection therapy and exercise therapy and diet are being performed, but there are limitations such as the inability to cure and the risk of complications still exist.
최근에는 췌장이식 및 췌도세포이식을 통한 당뇨병 치료가 시행되고 있는데, 췌장이식의 경우 공여자의 절대 부족, 높은 수술 합병증, 지속적인 면역억제제의 투여를 비롯한 이식 후 관리의 어려움 등의 문제점이 있다. 이에 비해, 췌도세포이식은 분리한 췌도세포의 체외 배양 및 면역조절 등의 시험관 내 조작이 가능하고, 장기간 냉동보관이 가능하여 장거리 이송이나 이식 시기의 선택이 가능하다는 장점이 있다. 또한 이종이식의 면역반응이 극복될 경우 돼지 등을 이용한 무한한 췌도세포의 공급도 가능하고, 비교적 간편한 시술로 합병증 없이 쉽게 이식이 가능하다는 장점이 있다.Recently, diabetes treatment through pancreas transplantation and pancreatic islet cell transplantation has been carried out. In the case of pancreas transplantation, there are problems such as absolute shortage of donors, high surgical complications, and difficulty in post-transplant management including continuous administration of immunosuppressive agents. In contrast, pancreatic islet cell transplantation is capable of in vitro manipulation such as in vitro culture and immune regulation of isolated islet cells, and allows long-term cryopreservation to allow long-distance transfer or transplantation time selection. In addition, when the immune response of xenograft is overcome, it is possible to supply infinite islet cells using pigs, etc., and it is easy to transplant without complications due to relatively simple procedure.
그러나, 췌도세포이식이 성공적으로 이루어지기 위해서는 효과적인 췌도세포의 분리법의 개발 및 분리 과정에서 발생하는 췌도세포 손상의 최소화, 이식과정에서 발생하는 비특이적 염증과정에 의한 세포 손상과 이로 인한 생착 실패의 최소화, 이식 후 발생하는 면역반응에 의한 세포 손상의 극복 및 췌도세포 공급원의 확보 등의 문제점이 선결돼야 한다(김송철, Hanyang Medical Reviews 26(3), pp.62-69 (2006)).However, in order to successfully carry out pancreatic islet transplantation, minimizing pancreatic islet cell damage occurring during the development and isolation of effective pancreatic islet cells, minimizing cell damage caused by nonspecific inflammatory processes during transplantation and resulting engraftment failure, Problems such as overcoming cell damage and securing pancreatic islet cell sources due to the immune response occurring after transplantation should be determined first (Kim Song-cheol, Hanyang Medical Reviews 26 (3), pp.62-69 (2006)).
특히, 췌도세포이식 후 초기 염증반응은 기능적인 부적합이나 세포 괴사 및 고사에 의한 췌도세포의 파괴를 초래하므로, 실제 필요한 췌도세포보다 더 많은 양의 췌도세포를 이식해야만 하는 문제점이 있다(Choi SE et al., Transpl Immunol . 13(1) pp. 43-53 (2004); Tran VV et al., Diabetes 52(6) pp. 1423-1432 (2003)).In particular, the initial inflammatory response after pancreatic islet transplantation causes functional inadequacy or destruction of pancreatic islets due to cell necrosis and apoptosis. Therefore, there is a problem in that a larger amount of pancreatic islets is required to be transplanted than islets actually required (Choi SE et. al ., Transpl Immunol . 13 (1) pp. 43-53 (2004); Tran VV et al ., Diabetes 52 (6) pp. 1423-1432 (2003).
이러한 비특이적 염증반응은 종양괴사인자-알파(TNF-α, tumor necrosis factor-α), 인터류킨1β(interleukin-1β, IL-1β), 인터페론γ(interferon-γ, IFN-γ)와 같은 다양한 전 염증성 사이토카인(proinflammatory cytokine)에 의해 이루어지며(Mandrup-Poulsen T. J. Immunol . 139 pp. 4077-4082 (1987)), 다량의 사이토카인은 췌도세포에서 췌도 세포에서 iNOS에 의한 산화질소(nitric oxide, NO) 생성을 유도하고, 이는 크렙스 회로(Krebs cycle)에서 아코니타아제(aconitase)를 억제하여, 글루코스의 산화와 ATP 생성 및 인슐린의 생성을 감소시킨다(Eizirik DL et al., Diabetes Metab Rev. 13(4)pp.293-307 (1997); Kang MK et al., Mech Ageing Dev . 125(7) pp.483-490 (2004); Baker MS et al., J Surg Res. 15;97(2) pp.117-122 (2001); Corbett JA et al., Biochem J. 299(Pt 3)pp.719-724(1994)).These nonspecific inflammatory responses are various preinflammatory, such as tumor necrosis factor-α (TNF-α), interleukin-1β (IL-1β), and interferonγ (IFN-γ). By cytokines (Mandrup-Poulsen T. J. Immunol . 139 pp. 4077-4082 (1987)), and large amounts of cytokines are nitric oxides induced by iNOS in pancreatic islets and in islets. , NO) production, which inhibits aconitase in the Krebs cycle, reducing glucose oxidation, ATP production and insulin production (Eizirik DL et al ., Diabetes Metab Rev. 13 (4) pp. 293-307 (1997); Kang MK et al. , Mech Ageing Dev . 125 (7) pp. 483-490 (2004); Baker MS et al. , J Surg Res. 15; 97 (2) pp. 117-122 (2001); Corbett JA et al ., Biochem J. 299 (Pt 3) pp. 719-724 (1994)).
또한, 프로스타글란딘E2(Prostagrandin E2,PGE2)는 췌도세포 또는 β-세포주에서 글루코스에 의해 유도되는 인슐린의 분비를 억제하는 것으로 보고되었으며, IL-1β에 의해서 생성이 촉진된다고 알려져 있다(Andersson AK et al., Mol Cell Endocrinol. 220(1-2) pp.21-29(2004)).In addition, prostaglandin E 2 (Pstagrandin E 2 , PGE 2 ) has been reported to inhibit the secretion of glucose-induced insulin in islets or β-cell lines and is known to promote production by IL-1β (Andersson AK et al ., Mol Cell Endocrinol. 220 (1-2) pp. 21-29 (2004).
상기 이식과정에서 발생하는 비특이적 염증과정에 의한 세포 손상을 막기 위하여 종양괴사인자-알파의 수용체에 대한 단클론 항체(infliximab)가 개발되어 실제 췌도세포 이식에 사용되고 있으며(Farney AC. Transplant Proc . (25) pp. 865- 866 (1993)), 산화질소를 조절하는 N-monomethyl arginine, 대식세포의 기능을 조절하는 15-deoxypergualin의 사용도 시도되고 있으나(Kaufman DB. Transplant Proc . (24) pp. 1045-1047 (1992)) 임상에 본격적으로 적용하지는 못하고 있는 실정이다.In order to prevent cell damage caused by nonspecific inflammatory processes occurring in the transplantation process, monoclonal antibodies (infliximab) to tumor necrosis factor-alpha receptors have been developed and used for actual pancreatic islet transplantation (Farney AC. Transplant Proc . (25) 865-866 (1993)), N-monomethyl arginine, which regulates nitric oxide, and 15-deoxypergualin, which controls the function of macrophages, have also been tried (Kaufman DB. Transplant Proc . (24) pp. 1045-). 1047 (1992)) It has not been applied to clinical practice in earnest.
따라서 염증성 사이토카인을 제어할 수만 있다면 이식 초기 췌도세포의 안정을 유도하여 보다 소량의 세포로 최대한의 췌도세포이식 효과를 기대할 수 있을 것이므로, 이식 성공률을 향상시킬 수 있을 것이다.Therefore, if inflammatory cytokines can be controlled, it is possible to induce stable pancreatic islets in the early stages of transplantation and to expect maximum pancreatic islet transplantation effect with a smaller amount of cells, thereby improving the success rate of transplantation.
이에 본 발명은 췌도세포 이식과정에서 발생되는 췌도세포의 파괴 또는 인슐린 분비능력의 손상을 방지하기 위하여 착안된 것으로서, 이식 초기 췌도세포의 안정성을 유도하여 종래보다 소량의 췌도세포로도 충분한 효과를 나타낼 수 있도록 췌도세포 공급원으로부터 췌도세포를 분리하여 췌도세포 수여자에게 이식하는 일련의 췌도세포 이식과정 중 소정의 단계에서 알파 멜라닌세포자극호르몬을 췌도세포에 첨가하는 것을 특징으로 하는 이식 췌도세포 보호를 위한 처리방법을 제공함을 목적으로 한다.Accordingly, the present invention was devised to prevent destruction of pancreatic islets or damage to insulin secretion ability generated during islet cell transplantation, and induces stability of early islet cells in the early stages of transplantation, thereby showing sufficient effect even with a small amount of islets. To protect the transplanted pancreatic islet cells, which is characterized by adding alpha melanocyte stimulating hormone to the pancreatic islet cells at a predetermined stage of the islet cell transplantation process, which separates the islets from the islet cell source and transplants them to the islet cell recipient. The purpose is to provide a treatment method.
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상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 알파 멜라닌세포자극호르몬(α-melanocyte-stimulating hormone, 이하 'α-MSH'라 함)을 췌도세포 이식시 소정의 염증반응으로 인한 췌도세포의 파괴 또는 인슐린 분비능력의 손상을 방지하기 위해 사용하는 것을 특징으로 한다.In order to achieve the above object, the present invention is alpha-melanocyte stimulating hormone (α-melanocyte-stimulating hormone, referred to as 'α-MSH') when pancreatic islet cell transplantation or destruction of pancreatic islets due to a predetermined inflammatory response Characterized in that it is used to prevent damage to the ability.
여기서, 상기 α-MSH는 사람과 쥐에게서 다양한 면역 반응 조절에 관여하는 것으로 알려진 호르몬으로, 프로피오멜라노코르틴에서 전이된 트리데카펩타이드(tridecapeptide)로서 뇌하수체, 뇌, 피부 및 순환기 조직에서 발현되고(Yoon SW et al., J Biol Chem. 29;278(35) pp. 32914-32920 (2003); Lipton JM et al., Ann N Y Acad Sci. 20;885 pp. 173-82 (1999); Sarkar A et al., FEBS αLett. 23;553(3) pp.286-94(2003)), 다양한 면역 및 염증 체계에 관여하는 세포들과 상호작용을 하여 전 염증성 사이토카인과 항염증성 사이토카인의 작용을 조절한다. 즉, 상기 α-MSH는 백혈구, 림프구 등과 같은 면역 세포에서 생성되는 종양괴사인자-알파, 인터류킨 1베타와 같은 염증성 사이토카인에 의한 세포 파괴를 억제하는 항염증 효과가 있어 염증반응을 조절하는 역할을 하는 것으로 보고되고 있다(Yoon SW et al., J Biol Chem .. 29;278(35) pp.32914-32920 (2003) 등).Here, α-MSH is a hormone known to be involved in the regulation of various immune responses in humans and rats, and is expressed in the pituitary gland, brain, skin and circulatory tissue as tridecapeptide, which is transferred from propiomelanocortin ( Yoon SW et al., J Biol Chem. 29; 278 (35) pp. 32914-32920 (2003); Lipton JM et al., Ann NY Acad Sci. 20; 885 pp. 173-82 (1999); Sarkar A et al., FEBS α Lett. 23; 553 (3) pp.286-94 (2003)), which interact with cells involved in various immune and inflammatory systems to alter the action of pro-inflammatory cytokines and anti-inflammatory cytokines. Adjust That is, the α-MSH has an anti-inflammatory effect of inhibiting cell destruction caused by inflammatory cytokines such as tumor necrosis factor-alpha and
이때 α-MSH의 수용체(receptor)는 다양한 세포에서 발현되고, α-MSH가 세포에 작용하는 기작에는 5종의 멜라노코르틴 수용체(melanocortin receptor MC1R 내지 MC5R)가 관여하고 있는데, 이 중 멜라노코르틴 수용체 I은 다양한 염증 및 면역 세포의 표면에 발현되어 α-MSH의 항염증 반응을 조절하는데 중요한 역할을 하 는 것으로 알려져 있다(Yoon SW et al., J Biol Chem. 29;278(35) pp. 32914-32920 (2003); Hill RP et al., Peptides. 26 pp. 1150-1158(2005)). 현재까지 인체와 생쥐의 췌도세포에서 MC1R의 발현이 보고된 바 있으나, α-MSH와 췌도세포와의 구체적인 관계에 대해서는 보고된 바 없었다.At this time, the receptor of α-MSH is expressed in various cells, and 5 kinds of melanocortin receptors (melanocortin receptor MC1R to MC5R) are involved in the mechanism in which α-MSH acts on cells, among which melanocortin is involved. Receptor I is expressed on the surface of various inflammatory and immune cells and is known to play an important role in regulating the anti-inflammatory response of α-MSH (Yoon SW et al., J Biol Chem. 29; 278 (35) pp. 32914-32920 (2003); Hill RP et al., Peptides. 26 pp. 1150-1158 (2005)). To date, MC1R expression has been reported in human and mouse pancreatic islets, but no specific relationship between α-MSH and pancreatic islets has been reported.
본 발명에 따르면, 췌도세포 이식시 췌도세포의 보호를 위해 소정의 염증반응으로 인한 췌도세포의 파괴 또는 인슐린 분비능력의 손상 방지에 효과적인 α-MSH를 이용하는 것이 바람직하다.According to the present invention, it is preferable to use α-MSH effective for preventing destruction of pancreatic islets or impaired insulin secretion ability due to a predetermined inflammatory response in order to protect pancreatic islets during transplantation.
보다 바람직하게는, 본 발명은 상기 소정의 염증반응으로서 생리활성 단백질인 염증성 사이토카인(cytokine)에 의해 유도되는 염증반응으로 인한 췌도세포의 파괴 또는 인슐린 분비능력의 손상을 방지하기 위해 α-MSH를 이용하는 것을 특징으로 한다.More preferably, the present invention provides α-MSH to prevent destruction of pancreatic islets or impaired insulin secretion ability due to an inflammatory response induced by an inflammatory cytokine, a physiologically active protein, as the predetermined inflammatory response. It is characterized by using.
상기 염증성 사이토카인으로는 종양괴사인자-알파(TNF-α), 인터류킨 1β(IL-1β)가 있다. 이때 종양괴사인자-알파는 췌도세포의 고사에 직접적으로 관여하고, 이식 부위에서 점착분자(adhesion molecule)를 증가시켜 이식거부반응을 유도하고, 인터류킨 1β는 T-세포를 자극하여 면역 거부의 주요 원인이 되는 IL-2를 포함한 다양한 면역관련인자들의 작용을 촉진한다.The inflammatory cytokines include tumor necrosis factor-alpha (TNF-α) and interleukin 1β (IL-1β). Tumor necrosis factor-alpha is directly involved in the apoptosis of pancreatic islet cells, induces transplant rejection by increasing adhesion molecules at the site of transplantation, and interleukin 1β stimulates T-cells to cause major immune rejection. Promotes the action of various immune related factors, including IL-2.
상기 α-MSH는 호르몬제제, 화학요법제, 첨가제, 수용액제, 주사제, 경구투약제 등 췌도세포에 작용할 수 있는 어떠한 형상의 제제라도 무방하다.The α-MSH may be any type of agent capable of acting on the islet cells such as hormones, chemotherapeutic agents, additives, aqueous solutions, injections, oral medications.
또한, 본 발명은 췌도세포 공급원으로부터 췌도세포를 분리하여 췌도세포 수여자에게 이식하는 일련의 췌도세포 이식과정 중 소정의 단계에서 α-MSH를 첨가하는 것을 특징으로 한다.
여기서, 췌도세포 공급원은 사람 또는 사람 이외의 동물이 될 수 있다. 바람직한 사람 이외의 동물은 돼지이다.
또한, 췌도세포 수여자는 사람 또는 사람 이외의 동물이 될 수 있다.In addition, the present invention is characterized in that the α-MSH is added at a predetermined stage in a series of pancreatic islet cell transplantation procedures in which islet cells are isolated from a pancreatic islet cell source and transplanted into a pancreatic islet cell recipient.
Here, the islet cell source may be a human or an animal other than a human. Preferred animals other than humans are pigs.
The islet cell recipient can also be a human or an animal other than a human.
이때, 췌도세포 이식과정 중 소정의 단계에서 α-MSH를 첨가하는 것의 '첨가'의 의미는 α-MSH가 췌도세포에 영향을 미칠 수 있도록 하는 행위, 즉 α-MSH가 췌도세포에 작용할 수 있도록 하는 행위, 예를 들어 α-MSH를 췌도세포 및 다른 성분들과 함께 혼합하거나 하여 α-MSH가 췌도세포와 접촉할 수 있도록 하는 행위라면 모두 이에 해당한다.At this time, the meaning of 'addition' of adding α-MSH at a predetermined stage of the islet cell transplantation process is that the α-MSH can affect the islet cells, that is, the α-MSH can act on the islet cells. This is the case, for example, to mix α-MSH with pancreatic islets and other components so that α-MSH can come into contact with the islets.
여기서, 췌도세포 공급원으로부터 췌도세포를 분리하여 췌도세포 수여자에게 이식하는 일련의 췌도세포 이식과정은 췌도세포 공급원으로부터의 췌도세포 분리단계와, 췌도세포 수여자로의 췌도세포 이식단계로 이루어질 수 있다.Here, a series of pancreatic islet cell transplantation procedures for isolating islets from a pancreatic islet cell source and transplanting them into a pancreatic islet cell recipient may include isolating pancreatic islet cells from a pancreatic islet cell source and islet cell transplantation to a pancreatic islet cell recipient. .
또한, 상기 췌도세포 공급원으로부터의 췌도세포 분리단계와 상기 췌도세포 수여자로의 췌도세포 이식단계 사이에는 분리된 췌도세포의 배양단계, 췌도세포의 시험관 내 조작단계, 췌도세포 보관단계 중 어느 하나 이상의 단계가 포함될 수 있다.Further, at least one of the steps for isolating the islets from the pancreatic islet cell source and transplanting the islets of the islets to the islet cell recipient may include culturing the isolated islets, in vitro manipulation of the islets, and islet storage. Steps may be included.
그리고, 상기 췌도세포 공급원으로부터의 췌도세포 분리단계와 상기 췌도세포 수여자로의 췌도세포 이식단계 사이에 포함될 수 있는 췌도세포 배양단계, 췌도세포의 시험관 내 조작단계, 췌도세포 보관단계에 있어서, 각 단계의 순서는 상호 뒤바뀔 수 있고, 각 단계가 2회 이상 이루어질 수도 있다.And, in the islet islet cell culture step, the in vitro manipulation of the islet cells, pancreatic islet cell storage step, which may be included between the islet cell isolating step from the islet cell source and the islet cell transplantation step to the islet cell recipient, The order of the steps may be reversed, and each step may be performed two or more times.
나아가, 상기 췌도세포의 배양단계는 상온 또는 37℃에서 배양할 수 있고, 22~24℃의 저온에서 배양하는 것이 면역 반응을 방지하기 위해 더욱 바람직할 수 있다.Furthermore, the step of culturing the pancreatic islets may be cultured at room temperature or 37 ° C., and culturing at a low temperature of 22 ° C. to 24 ° C. may be more preferable to prevent an immune response.
또한, 상기 췌도세포의 배양단계에 있어서는 타우린의 생체막 안정화, 자유라디칼 스캐빈져(free radical scavenger)로서의 역할, 삼투압조절 등의 특성을 이용하기 위하여, 배양액에 타우린을 첨가하여 췌도세포를 배양하는 것이 더욱 바람직하다.In addition, in the step of culturing the pancreatic islets, in order to take advantage of characteristics such as biofilm stabilization of taurine, role as a free radical scavenger, and osmotic pressure control, culturing pancreatic islet cells with taurine is added to the culture medium. More preferred.
그리고, 상기 시험관 내 조작단계는 췌도세포의 미세캡슐화 등의 면역 반응 극복을 위한 조작단계일 수 있다.In addition, the in vitro manipulation step may be an manipulation step for overcoming an immune response such as microencapsulation of islet cells.
여기서, 상기 α-MSH를 첨가하는 단계는 췌도세포 공급원으로부터의 췌도세포 분리단계, 췌도세포 배양단계, 췌도세포의 시험관 내 조작단계, 췌도세포 보관단계, 췌도세포 수여자로의 췌도세포 이식단계 중 어느 하나 이상이 될 수 있다.Here, the step of adding the α-MSH is the step of islet cell separation from the islet cell source, islet cell culture step, in vitro manipulation of the islet cells, islet cell storage step, islet cell transplantation step to the islet cell recipient It can be any one or more.
이때, 각 단계 중에서도 췌도세포 수여자로의 췌도세포 이식단계에서 α-MSH를 첨가하는 것이 보다 바람직하다. 이는 췌도세포가 단독으로 존재할 때 α-MSH를 처리하는 것보다, 췌도세포를 이식하는 단계 또는 이식한 후에 항염증반응과 면역반응이 발생하는 단계에서 α-MSH를 처리하는 것이 췌도세포의 파괴 또는 인슐린 분비능력의 손상을 방지하는 데 더욱 효과적이기 때문이다.At this time, it is more preferable to add α-MSH in the islet cell transplantation step to the islet cell recipient. Rather than treating α-MSH when islets are present alone, treating α-MSH at the stage of transplanting or issuing anti-inflammatory and immune responses after transplanting islets is responsible for destruction or It is more effective in preventing impaired insulin secretion.
나아가, 상기 α-MSH를 첨가하는 단계는, 먼저 혈액 단핵세포에 알파 멜라닌세포자극호르몬을 첨가하는 단계와, 상기 혈액 단핵세포와 혼합된 상태의 알파 멜라닌세포자극호르몬을 췌도세포에 첨가하는 단계로 구성될 수 있다.Further, the step of adding the α-MSH, the first step of adding alpha melanocyte stimulating hormone to blood mononuclear cells, and the step of adding alpha melanocyte stimulating hormone mixed with the blood mononuclear cells to the islet cells Can be configured.
이는 백서에 있어서 혈액 단핵세포와 췌도세포에서의 MC1R의 발현정도를 비교해 볼 때, 혈액 단핵세포에서 발현되는 MC1R에 비해 췌도세포에서의 MC1R 발현량이 적어, 췌도세포가 혈액 단핵세포에 비해 α-MSH에 대한 반응이 미약할 수 있기 때문이다. 그러므로, α-MSH를 혈액 단핵세포에 먼저 처리하여 췌도세포의 보호를 유도하는 것이 보다 효과적일 수 있다.In comparison with the expression level of MC1R in blood mononuclear cells and pancreatic islet cells, the amount of MC1R expression in pancreatic islet cells is lower than that of MC1R expressed in blood mononuclear cells. This may be because the reaction to is weak. Therefore, it may be more effective to induce protection of pancreatic islets by first treating α-MSH to blood mononuclear cells.
이와 관련하여 인체 피부 섬유아세포가 다른 멜라닌 세포들에 비해 MC1R의 발현이 낮아 α-MSH에 의한 세포 보호 효과가 다른 세포들에 비해 낮다고 보고된 바 있으며(Hill RP et al., Peptides 26 pp.1150-1158(2005)), Jurkat(T-cell line) 세포와 대식세포, PMA로 자극한 THP-1(macrophage cell line)세포, U-937(monocyte cell line) 세포, 호중구(neutrophil), H4(glioma cell line), HeLa 세포, NIH 3T3(fibroblast) 세포에서 MC1R 특이 항체를 이용하여 α-MSH 결합정도를 분석한 결과에 따르면, 면역작용에 관여하는 대식세포와 호중구, T-세포 등에서의 결합률이 높은 것으로 나타났고, 이는 세포마다 존재하는 MC1R에 차이가 있고, 이로 인해 α-MSH의 작용에도 차이가 나는 것으로 보고된 바 있다(Sarkar A. et al., FEBS Lett. 23;553(3)pp.286-94(2003)).In this regard, human dermal fibroblasts have been reported to have lower MC1R expression than other melanin cells, resulting in a lower protective effect of α-MSH than other cells (Hill RP et al ., Peptides 26 pp.1150). -1158 (2005)), Jurkat (T-cell line) cells and macrophages, PMA stimulated macrophage cell line (THP-1) cells, U-937 (monocyte cell line) cells, neutrophils, H4 ( According to the results of analysis of α-MSH binding in glioma cell line), HeLa cells, and NIH 3T3 (fibroblast) cells using MC1R-specific antibodies, the binding rate in macrophages, neutrophils, T-cells, etc. It has been shown to be high, which is reported to be different in the MC1R existing in each cell, and thus also the action of α-MSH (Sarkar A. et al ., FEBS Lett. 23; 553 (3) pp) 286-94 (2003).
한편, 상기와 같이 α-MSH를 혈액 단핵세포에 먼저 처리하여 췌도세포의 보호를 유도하기 위해서는 상기 혈액 단핵세포에 α-MSH를 첨가하는 단계는, (a) 혈액 단핵세포를 배양하는 단계와, (b) 상기 배양 중인 혈액 단핵세포에 알파 멜라닌세포자극호르몬을 첨가하는 단계로 이루어지고, 상기 혈액단핵세포와 혼합된 상태의 알파 멜라닌세포자극호르몬을 췌도세포에 첨가하는 단계는, (c) 상기 알파 멜라닌세포자극호르몬이 첨가된 상태의 혈액 단핵세포를 포함하는 배양액에 췌도세포를 혼합하는 것이 바람직하다.On the other hand, in order to induce the protection of pancreatic islet cells by first treating the α-MSH to blood mononuclear cells as described above, adding the α-MSH to the blood mononuclear cells, (a) culturing blood mononuclear cells, (b) adding alpha melanocyte stimulating hormone to the blood mononuclear cells in the culture, and adding alpha melanocyte stimulating hormone in the mixed state with the blood mononuclear cells to the islet cells, (c) the It is preferable to mix pancreatic islet cells with a culture solution containing blood mononuclear cells in a state in which alpha melanocyte stimulating hormone is added.
이때, 췌도세포 이식시 발생할 수 있는 다양한 염증 세포와 이들이 분비하는 독성 물질에 의한 췌도세포의 손상을 유도하는 in vitro 환경을 만들기 위해서는 상기 췌도세포와 상기 혈액 단핵세포의 혼합배양은 두 종류의 세포가 직접접촉하도록 하는 직접접촉방법을 이용할 수 있으나, 간접접촉방법, 즉, 두 종류의 세포간에 물리적인 접촉은 배제하도록 하고 배지만을 공유하도록 하여 혈액 단핵세포에서 분비된 용해성 물질이 췌도세포와 접촉할 수 있도록 하는 방법을 이용하는 것이 더욱 바람직하다.At this time, the mixed culture of the pancreatic islet cells and the blood mononuclear cells in order to create an in vitro environment that induces the damage of pancreatic islet cells by various inflammatory cells and toxic substances secreted by the pancreatic islets may be two types of cells. Direct contact method can be used to make direct contact, but indirect contact method, ie, physical contact between two kinds of cells is excluded and only the medium is shared so that soluble substances secreted from blood mononuclear cells can come into contact with the islets. It is more preferable to use a method to make it possible.
상기 배양 중인 혈액 단핵세포에 첨가되는 상기 α-MSH의 농도는 nM 단위, 특히 10 내지 500nM일 수 있다. 여기서, 췌도세포의 생존률을 증가시키고, 다양한 염증 관련 사이토카인의 생성을 효과적으로 억제하기 위해서는 상기 α-MSH의 농도는 50 내지 500nM인 것이 바람직하다. α-MSH의 농도가 10nM 이하인 경우에는 상기 α-MSH가 산화질소 생성을 억제하는 효과가 거의 나타나지 않고, 50 내지 500nM의 농도일 경우에는 산화질소 생성억제효과를 나타내기 때문이다.The concentration of α-MSH added to the blood mononuclear cells in the culture may be nM units, in particular 10 to 500 nM. Herein, in order to increase the survival rate of pancreatic islets and to effectively suppress the production of various inflammatory cytokines, the concentration of α-MSH is preferably 50 to 500 nM. This is because, when the concentration of α-MSH is 10 nM or less, the α-MSH shows little effect of inhibiting nitrogen oxide production, and when the concentration of 50-500 nM is effective, the production of nitrogen oxide is suppressed.
특히, 50 내지 500nM의 α-MSH를 췌도세포의 단독배양군에 처리할 경우에는 췌도세포의 생존률과 산화질소 생성에 별다른 영향이 없었으나, 같은 농도의 α-MSH를 혈액 단핵세포에 먼저 첨가하고 배양하여 α-MSH와 혈액 단핵세포의 선(先) 배양혼합물을 얻고, 이를 췌도세포와 혼합하는 방식으로 α-MSH를 췌도세포에 첨가하는 경우, 혈액 단핵세포에 의해 손상되는 췌도세포의 생존율은 증가되고, 다양한 염증 관련 사이토카인의 생성은 효과적으로 억제된다. 따라서, α-MSH를 혈액 단핵세포에 첨가하여 먼저 혼합한 다음, 췌도세포에 상기 혈액 단핵세포와 α-MSH의 혼합물을 첨가함으로써 췌도세포의 파괴와 인슐린 분비능력의 손상으로부터 일정 부 분 췌도세포를 보호할 수 있다.In particular, when 50-500 nM of α-MSH were treated in the islet culture group, there was no effect on the survival rate and nitric oxide production of the islets, but the same concentration of α-MSH was added to the blood mononuclear cells first. When the α-MSH is added to the pancreatic islet cells by culturing to obtain a pre-culture mixture of α-MSH and blood mononuclear cells and mixing them with the islets, the survival rate of the islet cells damaged by the blood mononuclear cells is Increased, and the production of various inflammation related cytokines is effectively suppressed. Therefore, by adding α-MSH to the blood mononuclear cells and mixing them first, and then adding a mixture of the blood mononuclear cells and α-MSH to the islet cells, a portion of the islets are removed from the destruction of the islets and the impaired insulin secretion ability. I can protect it.
이어, 본 발명의 보다 구체적인 실시예에 대하여 설명한다.Next, a more specific embodiment of the present invention will be described.
[[ 실시예Example ]]
1. One. 췌도세포와Islet cells 혈액 blood 단핵세포의Mononuclear 분리 및 배양 Isolation and Cultivation
(1) 췌도세포의 분리 및 배양(1) Isolation and Culture of Islet Cells
무게 300g 전후의 루이스(Lewis) 백서를 췌도세포의 공급원으로 사용하였다. 우선, 췌도세포를 얻기 위해 백서의 췌장을 분리하여 1000U/mL의 콜라게나아제XI(collagenase XI, Sigma, St. Louis, MO, USA)을 이용하여 37℃에서 20분간 조직 소화 과정을 거쳤다. 소화시킨 췌장조직은 27%의 Ficoll(Sigma) 용액과 혼합한 후 18%와 13%의 Ficoll 용액을 중첩하여 2,000×g에서 20분간 원심분리하여 췌도세포만을 분리하였다. Lewis white papers around 300 g in weight were used as a source of pancreatic islet cells. First, in order to obtain pancreatic islet cells, the pancreas of the white paper was isolated and subjected to tissue digestion at 37 ° C. for 20 minutes using 1000 U / mL collagenase XI (collagenase XI, Sigma, St. Louis, MO, USA). Digested pancreatic tissue was mixed with 27% Ficoll (Sigma) solution and then superimposed 18% and 13% Ficoll solution and centrifuged at 2,000 × g for 20 minutes to separate only pancreatic islet cells.
분리된 췌도세포는 10% 우태아 혈청(fetal bovine serum, FBS; Invitrogen, Grand Island, NY, USA)을 포함한 RPMI-1640(Sigma) 배지에서 배양하였다.Isolated pancreatic islets were cultured in RPMI-1640 (Sigma) medium containing 10% fetal bovine serum (FBS; Invitrogen, Grand Island, NY, USA).
(2) 혈액 단핵세포의 분리(2) Isolation of Blood Mononuclear Cells
무게 300g 전후의 루이스(Lewis) 백서를 혈액 단핵세포의 공급원으로 사용하였다. 백서의 간문맥으로부터 10㎖의 혈액을 채취하여 Ficoll-Histopaque(Sigma)에 중첩하고 1,800rpm에서 25분간 원심분리하여 혈액 단핵세포만을 분리하였다.Lewis white papers around 300 g in weight were used as a source of blood mononuclear cells. 10 ml of blood was collected from the portal vein of the white paper, superimposed on Ficoll-Histopaque (Sigma), and centrifuged at 1,800 rpm for 25 minutes to separate blood mononuclear cells.
(3) 췌도세포와 혈액 단핵세포의 혼합배양(3) Mixed culture of pancreatic islets and blood mononuclear cells
분리된 췌도세포와 혈액 단핵세포는 TranswellTM(Corning, New York, USA)을 사용하여 물리적 접촉없이 배지만을 공유하는 혼합 배양을 수행하였다(Tran VV et al., Diabetes 52(6) pp. 1423-1432 (2003)).Isolated pancreatic islets and blood mononuclear cells were cultured using Transwell ™ (Corning, New York, USA) to share only culture media without physical contact (Tran VV et al ., Diabetes 52 (6) pp. 1423-). 1432 (2003).
우선, 24-well plate에 Trypsin-EDTA(Invitrogen)를 처리하여 단일 세포로 분리된 췌도세포를 5x105개 처리하고 TranswellTM에 넣은 후 여기에 혈액 단핵세포를 5x105개 첨가하여 배양하였다. 배지는 RPMI1640을 사용하였으며, 혈액 단핵세포의 활성화를 유도하기 위하여 10ng/mL phorbol myristic acid (PMA; Sigma)와 1㎍/mL ionomycin(Sigma)을 처리하였다.First, trypsin-EDTA (Invitrogen) treatment on a 24-well plate to process 5x10 5 islet cells isolated into single cells and transfer them to Transwell TM . After the addition, 5 x 10 5 blood mononuclear cells were added thereto and cultured. RPMI1640 was used as a medium, and 10 ng / mL phorbol myristic acid (PMA; Sigma) and 1 ㎍ / mL ionomycin (Sigma) were used to induce activation of blood mononuclear cells.
대조군으로는 췌도세포만을 단독 배양하여 사용하였고, 실험군으로는 췌도세포와, 혈액 단핵세포에 50nM의 α-MSH를 첨가하여 2시간 동안 먼저 배양시킨 α-MSH 처리된 혈액 단핵세포를 혼합하여 배양한 것을 사용하였다.As a control group, only islet cells were cultured alone, and in the experimental group, 50 nM α-MSH was added to blood mononuclear cells and cultured by mixing α-MSH treated blood mononuclear cells first cultured for 2 hours. Was used.
2. α-2. α- MSHMSH 의 작용에 관여하는 Involved in the functioning of MC1RMC1R 의 of 췌도세포Islet cells 및 혈액 And blood 단핵세포에서의In monocytes 발현 Expression
췌도세포와 혈액 단핵세포를 배양하여 각각을 PBS(phosphate buffered saline)로 세척한 다음, 췌도세포 5~10×106개/㎖당 1mL의 TRIzol(Isothiocyanate and phenol, Invitrogen) 용액을 처리하여 약 5분간 상온에서 인큐베이트하여 세포를 파괴하였다. 상기와 같이 파괴한 세포에 200㎕의 클로로포름(chloroform)을 첨가한 후, 손으로 약 15초 동안 격렬하게 반응튜브를 흔들어 준 다음, 상온에서 2~3분 동안 방치하였다. 그리고 나서 4℃, 12,000×g에서 15분간 원심분리하여 페놀 성분을 제거한 다음, 상층의 RNA만을 조심스럽게 수집하였다. 수집한 RNA에 500㎕의 이소프로필알콜(isoprophylalcohol)을 첨가한 후 튜브를 뒤집어서 상온에서 10분간 방치하였다. 이를 12,000×g에서 10분간 원심분리하여 상층액을 제거한 다음, 75% 에틸알콜(ethyl alcohol) 1㎖을 처리하고 균일하게 혼합한 다음, 4℃, 7,500×g에서 5분 동안 원심분리한 다음, 상층액을 제거하고 세척한 다음 20㎕의 DEPC(Diethyl pyrocarbonate, Sigma) 수용액에 부유시켜 총 RNA를 분리하였다.After culturing pancreatic islets and blood mononuclear cells, each was washed with PBS (phosphate buffered saline) and treated with 1 mL of TRIzol (Isothiocyanate and phenol, Invitrogen) solution per 5-10 × 10 6 / ml of islets. Cells were destroyed by incubation at room temperature for minutes. After 200 μl of chloroform was added to the cells destroyed as described above, the reaction tube was shaken vigorously for about 15 seconds by hand, and then left at room temperature for 2 to 3 minutes. Then, the phenol component was removed by centrifugation at 12,000 × g for 15 minutes at 4 ° C., and only the upper RNA was carefully collected. 500 μl of isopropyl alcohol (isoprophylalcohol) was added to the collected RNA, and the tube was inverted and left at room temperature for 10 minutes. This was centrifuged at 12,000 × g for 10 minutes to remove the supernatant, then treated with 1 ml of 75% ethyl alcohol and mixed uniformly, followed by centrifugation at 7,500 × g for 5 minutes. The supernatant was removed, washed and suspended in 20 μl of diethyl pyrocarbonate (Sigma) aqueous solution to separate total RNA.
분리된 0.5~1㎍의 총 RNA로부터 ImProm-ⅡTM역전사효소(Promega, Madison, WI)를 이용하여 first strand cDNA를 합성하였다. 중합효소연쇄반응(polymerase chain reaction;PCR)은 1㎕의 cDNA, 0.2μM의 각 primer, 1×PCR buffer(Takara, Otsu Shiga, Japan), 10mM dNTP mix (Takara)와 1unit Ex Taq DNA polyerase(Takara)를 혼합하여 PCR system (MJ Research, SanFrancisco, CA, USA)에서 시행하였다. 증폭 프로그램은 94℃에서 45초, 53℃에서 45초, 72℃에서 1분으로 30회 반복수행하였다. 최종 PCR 산물은 1.8% 아가로오스 겔(agarose gel)에 전기영동한 후 Ethidium bromide로 염색하여 확인하였다. 반응에 이용된 MC1R primer는 5'-TCTGGGGAATGTCAGAGACC-3'(forward)과 5'-TAGTGGTCTCCAGCACGATG-3'(reverse) 으로, GAPDH primer는 5'-TCATGACCACAGTCCATGCCCA-3'(forward)과 5'-GGGAFTTGCTGTTGAAGTCAC-3'(reverse)으로 제작하여 반응을 진행시켰다.First strand cDNA was synthesized using ImProm-II TM reverse transcriptase (Promega, Madison, Wis.) From 0.5-1 μg of total RNA isolated. Polymerase chain reaction (PCR) consists of 1 μl cDNA, 0.2 μM of each primer, 1 × PCR buffer (Takara, Otsu Shiga, Japan), 10 mM dNTP mix (Takara) and 1 unit Ex Taq DNA polyerase (Takara). ) Was mixed and performed in a PCR system (MJ Research, SanFrancisco, CA, USA). The amplification program was repeated 30 times for 45 seconds at 94 ° C, 45 seconds at 53 ° C, and 1 minute at 72 ° C. The final PCR product was confirmed by staining with Ethidium bromide after electrophoresis on a 1.8% agarose gel (agarose gel). MC1R primers used in the reaction were 5'-TCTGGGGAATGTCAGAGACC-3 '(forward) and 5'-TAGTGGTCTCCAGCACGATG-3' (reverse), and GAPDH primers were 5'-TCATGACCACAGTCCATGCCCA-3 '(forward) and 5'-GGGAFTTGCTGTTGAAGTCAC-3 Produced by '(reverse) to proceed with the reaction.
그 결과, 백서의 췌장세포와 혈액 단핵세포 모두에서 MC1R의 발현이 관찰되었다. 도 1은 백서의 췌도세포(Islets)와 혈액 단핵세포(PBMCs)에서의 멜라노코르틴 수용체 Ⅰ(MC1R) 발현정도를 나타내는 역전사 중합효소반응(RT-PCR) 결과 사진으로, 'PBMCs'는 혈액 단핵세포, 'Islets'는 췌도세포를 나타낸다. 도 1은 혈액 단핵세포에서의 MC1R 발현 정도가 췌도세포에서의 MC1R 발현정도보다 현저하게 많음을 보여준다.As a result, expression of MC1R was observed in both pancreatic cells and blood mononuclear cells of the white paper. FIG. 1 is a photograph showing the results of reverse transcriptase polymerase reaction (RT-PCR) showing the degree of melanocortin receptor I (MC1R) expression in pancreatic islets and blood mononuclear cells (PBMCs) of white paper, wherein 'PBMCs' are blood mononuclear cells. The cell, 'Islets', refers to pancreatic islets. Figure 1 shows that the degree of MC1R expression in blood mononuclear cells is significantly higher than the degree of MC1R expression in pancreatic islets.
3. 3. 췌도세포의Pancreatic islet cells 고사( Test ( apoptosisapoptosis )율 측정Rate measurement
췌도세포의 고사율을 측정하기 위하여 Annexin V로 phospholipids phosphatidylserine(PS)을 검출하였다. 세포 고사가 일어날 때 PS는 extracellular surface에 축적되고, 여기에서 형광 물질이 결합된 annexin V가 결합하여 검출된다. 혈액 단핵세포와 췌도세포의 혼합배양으로부터 췌도세포만을 분리하여 췌도세포 5×105개를 48시간 배양한 후 원심분리하여 얻어진 세포 펠릿(pellet)에 5㎕의 Annexin V(BD Bioscience Pharmingen, San Jose, CA, U.S.A.)와 10㎕의 Propidium Iodide(PI; Sigma)를 처리한 후 15분간 암소에 보관하였다가 fluorescence activated cell sorter(FACS,Becton Dickinson Facs caliber, San Jose, California, USA )를 이용하여 세포 고사율을 분석하였다.In order to measure the mortality rate of pancreatic islets, phospholipids phosphatidylserine (PS) was detected with Annexin V. When apoptosis occurs, the PS accumulates on the extracellular surface, where it is detected by binding to annexin V with fluorescent material. 5 μl of Annexin V (BD Bioscience Pharmingen, San Jose) was isolated from the cultured cells of blood mononuclear cells and pancreatic islets and cultured 5 × 10 5 pancreatic islet cells for 48 hours, followed by centrifugation. , CA, USA) and 10 μl of Propidium Iodide (PI; Sigma) were stored in the cow for 15 minutes, and then stored in the cow using a fluorescence activated cell sorter (FACS, Becton Dickinson Facs caliber, San Jose, California, USA). Mortality was analyzed.
도 3은 혈액 단핵세포(PMBC) 혼합 배양 여부 및 알파 멜라닌세포자극호르몬 첨가 여부에 따른 췌도세포의 고사율을 나타낸 그래프로, 혈액 단핵세포 또는 α-MSH 존재시에는 '+'로, 부재시에는 '-'로 표시하였다. '*' 표시는 첫 번째 막대와 비교할 경우, P〈0.05임을 나타내고, '**'표시는 두 번째 막대와 비교할 경우, P〈0.05임을 나타낸 것이다.Figure 3 is a graph showing the high mortality rate of pancreatic islets according to whether or not mixed blood mononuclear cells (PMBC) culture and alpha melanocyte stimulating hormone, '+' in the presence of blood mononuclear cells or α-MSH, ' -'. '*' Indicates P <0.05 when compared with the first bar, and '**' indicates P <0.05 when compared with the second bar.
α-MSH를 처리한 군에서 혈액 단핵세포와의 혼합배양으로 인한 췌도세포의 고사율이 감소하는 것을 관찰할 수 있었다. 즉, 췌도세포만을 단독배양했을 때의 고사율은 38.2%에 해당하였으나, PMA/Ionomycin으로 자극한 혈액 단핵세포를 함께 배양한 경우 췌도세포의 고사율은 56.8%였다. 그러나, PMA/Ionomycin으로 자극한 혈액 단핵세포에 α-MSH를 처리한 후, 췌도세포를 함께 배양한 경우의 고사율은 43.2%로 나타났다(p=0.018).In the group treated with α-MSH, the mortality rate of pancreatic islets was decreased due to the mixed culture with blood mononuclear cells. In other words, the death rate was 38.2% when only islet cells were cultured alone. The death rate was 56.8% when PMA / Ionomycin-stimulated blood mononuclear cells were cultured together. However, after treatment with α-MSH in PMA / Ionomycin-stimulated blood mononuclear cells, the mortality rate was 43.2% (p = 0.018).
4. 4. 췌도세포의Pancreatic islet cells 생존률Survival rate 측정 Measure
혈액 단핵세포와 췌도세포의 혼합배양에 따른 췌도세포의 생존율을 관찰하기 위하여 MTT assay를 수행하였다. 혈액 단핵세포와 췌도세포의 혼합 배양으로부터 췌도세포만을 분리하여 96 well plate당 5×104개 췌도세포에 대해 0.5mg/mL의 MTT(3-(4,5-dimethylthiazol-2-yl)-,5-diphenyletrazolium bromide;Sigma)를 처리하여 2-4시간 정도 배양한 후, 배지를 제거하고, 100㎕의 DMSO(Sigma)와 glycin buffer 100㎕/well를 처리하여 570nm에서 흡광도를 측정(Spectra MAS PLUS, Molecular devices)하여 상대적인 생존률을 비교하였다.MTT assay was performed to observe the survival rate of pancreatic islets according to the mixed culture of blood mononuclear cells and pancreatic islets. Isolates only pancreatic islets from a mixed culture of blood mononuclear cells and pancreatic islets, and 0.5 mg / mL MTT (3- (4,5-dimethylthiazol-2-yl)-, for 5 × 10 4 islet cells per 96 well plates. After incubation for 2-4 hours by treatment with 5-diphenyletrazolium bromide (Sigma), the medium was removed, and the absorbance was measured at 570 nm by processing 100 μl of DMSO (Sigma) and 100 μl / well of glycin buffer (Spectra MAS PLUS). And relative survival rates were compared.
도 2는 혈액 단핵세포(PMBC) 혼합 배양 여부 및 알파 멜라닌세포자극호르몬 첨가 여부에 따른 췌도세포의 생존율을 나타낸 그래프로, 혈액 단핵세포 또는 α-MSH 존재시에는 '+'로, 부재시에는 '-'로 표시하였다. '*' 표시는 첫 번째 막대와 비교할 경우, P〈0.05임을 나타내고, '**'표시는 두 번째 막대와 비교할 경우, P〈0.05임을 나타낸 것이다.Figure 2 is a graph showing the survival rate of pancreatic islets according to whether blood mononuclear cells (PMBC) mixed culture and alpha melanocyte stimulating hormone added, '+' in the presence of blood mononuclear cells or α-MSH, '-in the absence '. '*' Indicates P <0.05 when compared with the first bar, and '**' indicates P <0.05 when compared with the second bar.
췌도세포 단독배양을 기준으로 할 경우에 비해, 혈액 단핵세포와 혼합배양한 췌도세포는 53.8%의 생존율을 나타내었고, 이때 α-MSH를 혈액 단핵세포에 먼저 처리한 다음, 췌도세포와 혼합배양한 경우에는 생존률이 85.8%로 나타나 α-MSH를 혈액 단핵세포에 먼저 처리한 후 췌도세포와 혼합배양하는 것에 의해 췌도세포의 파괴가 감소됨을 알 수 있었다(p=0.011).Compared to the case of the islet culture alone, pancreatic islet cells mixed with blood mononuclear cells showed a 53.8% survival rate, in which α-MSH was first treated with blood mononuclear cells and then mixed with the islets. In this case, the survival rate was 85.8%, indicating that destruction of pancreatic islets is reduced by treating α-MSH in blood mononuclear cells first and then incubating with pancreatic islets (p = 0.011).
5. Nitric Oxide(NO) 생성 정도 측정5. Measurement of Nitric Oxide (NO) Formation
NO 생성 정도를 확인하기 위하여 혈액 단핵세포와 췌도세포의 혼합배양으로부터 얻은 세포 상청액을 96-well plate에 넣고, Griess Reagent(p-aminobenzene sulfonamide, N-(1-naphthyl)ethylene-diamine in O-phosphoic acid; Promega)를 처리하였다. 10분간 암소에서 반응을 유도한 다음, 540nm에서 흡광도를 측정하여 NO 생성량을 비교분석하였다.In order to check the degree of NO production, the cell supernatant obtained from the mixed culture of blood mononuclear cells and pancreatic islets was put into a 96-well plate, and Griess Reagent (p-aminobenzene sulfonamide, N- (1-naphthyl) ethylene-diamine in O-phosphoic acid; Promega). After inducing the reaction in the dark for 10 minutes, the absorbance was measured at 540 nm to compare the amount of NO produced.
도 4는 혈액 단핵세포(PMBC) 혼합 배양 여부 및 알파 멜라닌세포자극호르몬 첨가 여부에 따른 췌도세포 배양액 중의 아질산염(Nitrite)의 생성량을 나타낸 그 래프로, 혈액 단핵세포 또는 α-MSH 존재시에는 '+'로, 부재시에는 '-'로 표시하였다. '*' 표시는 첫 번째 막대와 비교할 경우, P〈0.05임을 나타내고, '**'표시는 두 번째 막대와 비교할 경우, P〈0.05임을 나타낸 것이다.Figure 4 is a graph showing the production of nitrite (Nitrite) in the pancreatic islet cell culture medium according to whether or not blood mononuclear cells (PMBC) mixed culture and alpha melanocyte stimulating hormone added, '+ in the presence of blood mononuclear cells or α-MSH 'And'-'in absence. '*' Indicates P <0.05 when compared with the first bar, and '**' indicates P <0.05 when compared with the second bar.
췌도세포만을 단독배양한 대조군의 아질산염 생성량은 3.1±0.34μM이었으나, 췌도세포를 단핵세포와 혼합배양할 경우 7.6±0.7μM로 그 생성량이 급증하였음을 알 수 있었다. 그러나, α-MSH를 처리한 혈액 단핵세포와 혼합배양한 췌도세포군의 경우 아질산염의 생성량이 4.2±0.4μM로 감소하였다(p=0.031). 한편, 췌도세포에 α-MSH만을 처리한 경우에는 3.3±0.09μM로 대조군과 통계학적 차이를 나타내지 않았다. 이상의 결과로부터 α-MSH 단독으로는 췌도세포의 아질산염 생성에 영향을 미치지 않음을 알 수 있다. Nitrite production in the control group cultured only with islets was 3.1 ± 0.34μM, but the production increased rapidly to 7.6 ± 0.7μM when the islets were mixed with mononuclear cells. However, in the pancreatic islet cell group mixed with α-MSH treated blood mononuclear cells, nitrite production was reduced to 4.2 ± 0.4 μM (p = 0.031). On the other hand, when only α-MSH was treated in the islet cells, there was no statistical difference between the control group and 3.3 ± 0.09μM. The above results show that α-MSH alone does not affect the nitrite production of pancreatic islets.
6. 염증성 사이토카인의 분비 정도 측정6. Measurement of secretion level of inflammatory cytokines
염증성 사이토카인의 생성에 미치는 α-MSH의 효과를 분석하기 위하여 혈액 단핵세포와 췌도세포의 혼합배양으로부터 얻은 세포 상청액을 모아 TNF-α, IL-1β분비량을 측정하였다. ELISA를 수행하기 위하여 각 사이토카인에 대한 ELISA kit(R&D systems, Inc.,Minneapolis, MN, USA)를 사용하였다. 각 사이토카인에 대한 항체가 부착된 96-well plate에 세포 배양액(세포농도 5×105개/24well plate, 48시간 배양)과 표준 용액을 각각 50㎕씩 넣어 2시간 동안 반응시킨 다음 4회 세척하고, 100㎕의 HRP가 결합된 2차 항체를 첨가하여 1시간 동안 상온에서 배양하였 다. 동일한 세척 과정을 수행한 다음, 100㎕의 기질을 처리하여 30분간 발색을 유도하였다. 최종적으로 50㎕의 정지액(1M H2SO4)을 처리한 후, 450nm에서 흡광도를 측정하여 군별 사이토카인 분비능력을 비교분석하였다.In order to analyze the effect of α-MSH on the production of inflammatory cytokines, cell supernatants obtained from the mixed culture of blood mononuclear cells and pancreatic islets were collected and measured for TNF-α and IL-1β secretion. In order to perform ELISA, an ELISA kit (R & D systems, Inc., Minneapolis, MN, USA) for each cytokine was used. In a 96-well plate attached with antibodies to each cytokine, 50 µl of cell culture solution (5 × 10 5 cells / 24well plate, 48 hours of incubation) and a standard solution were reacted for 2 hours, and then washed 4 times. Then, 100 μl of HRP-bound secondary antibody was added and incubated at room temperature for 1 hour. After the same washing process, 100 μl of substrate was treated to induce color development for 30 minutes. Finally, 50 μl of stop solution (1M H 2 SO 4 ) was treated, and then absorbance was measured at 450 nm to compare the cytokine secretion ability of each group.
도 5는 혈액 단핵세포(PMBC) 혼합 배양 여부 및 알파 멜라닌세포자극호르몬 첨가 여부에 따른 췌도세포 배양액 중의 종양괴사인자-알파(TNF-α) 분비량을 나타낸 그래프로, 혈액 단핵세포 또는 α-MSH 존재시에는 '+'로, 부재시에는 '-'로 표시하였다. '*' 표시는 첫 번째 막대와 비교할 경우, P〈0.05임을 나타내고, '**'표시는 두 번째 막대와 비교할 경우, P〈0.05임을 나타낸 것이다.FIG. 5 is a graph showing tumor necrosis factor-alpha (TNF-α) secretion in pancreatic islet cell culture medium according to whether blood mononuclear cells (PMBC) mixed culture and alpha melanocyte stimulating hormone are added. The hour is marked with '+' and the absence is marked with '-'. '*' Indicates P <0.05 when compared with the first bar, and '**' indicates P <0.05 when compared with the second bar.
이때 전 염증성 사이토카인인 TNF-α의 변화를 관찰한 결과, 췌도세포만을 배양한 대조군의 경우 70.2±5.9 pg/mL 이었으나, 췌도세포를 단핵세포와 혼합배양한 경우에는 122.5±8.4pg/mL로 나타났다. 한편, 혈액 단핵세포에 먼저 α-MSH를 처리한 다음 췌도세포와 혼합배양한 군에서는 77.6±12.7 pg/mL로 대조군과 유사한 값을 나타내었다(p=0.045).At this time, the change of TNF-α, an inflammatory cytokine, was 70.2 ± 5.9 pg / mL in the control group that cultured only islet cells, but 122.5 ± 8.4pg / mL when the pancreatic cells were mixed with mononuclear cells. appear. On the other hand, the blood mononuclear cells treated with α-MSH first and then mixed with the islet cells showed 77.6 ± 12.7 pg / mL, similar to the control group (p = 0.045).
도 6은 혈액 단핵세포(PMBC) 혼합 배양 여부 및 알파 멜라닌세포자극호르몬 첨가 여부에 따른 췌도세포 배양액 중의 인터류킨1β(IL-1β) 분비량을 나타낸 그래프로, 혈액 단핵세포 또는 α-MSH 존재시에는 '+'로, 부재시에는 '-'로 표시하였다. '*' 표시는 첫 번째 막대와 비교할 경우, P〈0.05임을 나타내고, '**'표시는 두 번째 막대와 비교할 경우, P〈0.1임을 나타낸 것이다.FIG. 6 is a graph showing the amount of interleukin 1β (IL-1β) secretion in pancreatic islet cell culture medium according to whether blood mononuclear cells (PMBC) mixed culture and alpha melanocyte stimulating hormone were added. In the presence of blood mononuclear cells or α-MSH, + 'And'-'in absence. '*' Indicates P <0.05 when compared with the first bar, and '**' indicates P <0.1 when compared with the second bar.
췌도세포만을 단독을 배양한 대조군에서는 인터류킨1β이 18.1±7.6 pg/mL이 었으나, 혈액 단핵세포와 췌도세포를 혼합배양한 때에는 185.4±43.6pg/mL로 증가하였다. 그러나, α-MSH를 처리한 혈액 단핵세포를 혼합배양한 췌도세포의 경우 인터류킨1β의 생성량이 130.9±26.1pg/mL로 단순히 혈액 단핵세포와 췌도세포를 혼합배양한 때보다 소폭 감소한 것으로 나타났다. 이는 α-MSH가 다양한 염증성 사이토카인의 생성을 억제하는 것을 시사한다.Interleukin 1β was 18.1 ± 7.6 pg / mL in the control group in which only the islet cells were cultured alone, but increased to 185.4 ± 43.6pg / mL in the mixed culture of blood mononuclear cells and pancreatic islets. However, the production of interleukin 1β was 130.9 ± 26.1 pg / mL in the islet cells mixed with the α-MSH-treated blood mononuclear cells, which was slightly decreased compared with the simple culture of the blood mononuclear cells and the pancreatic islets. This suggests that α-MSH inhibits the production of various inflammatory cytokines.
7. 7. PGEPGE 22 의 생성Generation of
PGE2 생성에 미치는 α-MSH의 효과를 분석하기 위하여 혈액 단핵세포와 췌도세포의 혼합배양으로부터 얻은 세포 상청액을 모아 PGE2의 분비량을 측정하였다. 이때, PGE2 ELISA kit(R&D systems)를 사용하였다. PGE2에 대한 항체가 부착된 96-well plate에 세포 배양액(세포농도 5×105개/24well plate, 48시간 배양)과 표준 용액을 각각 50㎕씩 넣어 2시간 동안 반응시킨 다음 4회 세척하고, 100㎕의 HRP가 결합된 2차 항체를 첨가하여 1시간 동안 상온에서 배양하였다. 동일한 세척 과정을 수행한 다음, 100㎕의 기질을 처리하여 30분간 발색을 유도하였다. 최종적으로 50㎕의 정지액(1M H2SO4)을 처리한 후, 450nm에서 흡광도를 측정하여 그룹별 PGE2 분비능력을 비교분석하였다.In order to analyze the effect of α-MSH on PGE 2 production, cell supernatants obtained from the mixed culture of blood mononuclear cells and pancreatic islets were collected to measure the amount of PGE 2 secreted. At this time, PGE 2 ELISA kit (R & D systems) was used. Into a 96-well plate to which the antibody to PGE 2 is attached, add 50 µl of cell culture solution (5 × 10 5 cells / 24well plate, 48 hours incubation) and standard solution for 2 hours, and wash 4 times. In addition, 100 μl of HRP-bound secondary antibody was added and incubated at room temperature for 1 hour. After the same washing process, 100 μl of substrate was treated to induce color development for 30 minutes. Finally, 50 μl of stop solution (1M H 2 SO 4 ) was treated, and then absorbance was measured at 450 nm to compare and analyze PGE 2 secretion ability of each group.
도 7은 혈액 단핵세포(PMBC) 혼합 배양 여부 및 알파 멜라닌세포자극호르몬 첨가 여부에 따른 췌도세포 배양액 중의 프로스타글란딘E2(PGE2) 분비량을 나타낸 그래프로, 혈액 단핵세포 또는 α-MSH 존재시에는 '+'로, 부재시에는 '-'로 표시하였다. '*' 표시는 첫 번째 막대와 비교할 경우, P〈0.05임을 나타낸 것이다.FIG. 7 is a graph showing the amount of prostaglandin E 2 (PGE 2 ) secretion in pancreatic islet cell culture medium depending on whether blood mononuclear cells (PMBC) mixed culture and alpha melanocyte stimulating hormone are added. In the presence of blood mononuclear cells or α-MSH, + 'And'-'in absence. '*' Indicates that P <0.05 when compared to the first bar.
대조군에서의 프로스타글란딘E2 분비량은 1382±353.3pg/㎖로 나타났고, 혈액 단핵세포와 췌도세포의 혼합배양시에는 2523.8±213pg/㎖로 증가하였으며(p<0.05), α-MSH를 처리한 혈액 단핵세포와 췌도세포의 혼합배양시에는 2065±265.4pg/㎖로 나타나 소량 감소하는 듯하였으나 통계학적으로는 의의가 없었다(p>0.05).The amount of prostaglandin E 2 in the control group was 1382 ± 353.3 pg / ml, and increased to 2523.8 ± 213 pg / ml in the mixed culture of blood mononuclear cells and pancreatic islets (p <0.05), and blood treated with α-MSH In the mixed culture of mononuclear cells and pancreatic islets, it appeared to be 2065 ± 265.4 pg / ml, which showed a small decrease but was not statistically significant (p> 0.05).
8. 8. 췌도세포Islet cells 인슐린 분비능력 분석 Insulin Secretion Capacity Analysis
췌도세포에 a-MSH를 처리한 그룹과 그렇지 않은 그룹을 구분하여 세포 배양 상청액을 모아 췌도세포의 인슐린 분비능력을 측정하기 위하여 Insulin assay ELISA kit(SHIBAYAGI co.,ltd., Japan)를 사용하였다. 배양 상청액은 단계별로 희석(1/10, 1/50, 1/100, 1/500)하여 최적의 분석 농도를 결정한 다음, 96-well plate에 biotin-conjugated anti-insulin을 100㎕/well씩 처리한 후 10㎕의 세포 배양액과 표준용액을 넣어 2시간 동안 반응시켰다. 반응 후에는 Plate를 세척액으로 4회 세척하여 물기를 완전히 제거한 후 100㎕의 HRP가 결합된 streptoavidin 용액을 넣고 30분간 배양하였다. 같은 방법으로 세척하여 100㎕의 substrate chromogen reagent를 30분간 처리하고, 100㎕의 정지액(1M H2SO4)을 이용해 반응을 정지시킨 다음 450nm에서 흡광도를 측정하였다. 이를 표준화 곡선을 이용하여 각 그룹별 생성된 인슐린량을 정량 비교하였다.Insulin assay ELISA kit (SHIBAYAGI co., Ltd., Japan) was used to determine the insulin secretion ability of pancreatic islet by collecting the cell culture supernatant by dividing a-MSH-treated and non-ischemic groups. The culture supernatant was diluted in steps (1/10, 1/50, 1/100, 1/500) to determine the optimal assay concentration, and then treated with 100 μl / well of biotin-conjugated anti-insulin in a 96-well plate. After that, 10 μl of cell culture solution and standard solution were added and reacted for 2 hours. After the reaction, the plate was washed four times with a washing solution to completely remove water. Then, 100 μl of HRP-coupled streptoavidin solution was added thereto and incubated for 30 minutes. In the same manner, 100 μl of substrate chromogen reagent was treated for 30 minutes, and the reaction was stopped using 100 μl of stop solution (1M H 2 SO 4 ), and absorbance was measured at 450 nm. The standardized curve was used to quantitatively compare the amount of insulin produced in each group.
도 8은 혈액 단핵세포(PMBC) 혼합 배양 여부 및 알파 멜라닌세포자극호르몬 첨가 여부에 따른 췌도세포의 인슐린 분비량을 나타낸 그래프로서, 혈액 단핵세포 또는 α-MSH 존재시에는 '+'로, 부재시에는 '-'로 표시하였다. '*' 표시는 첫 번째 막대와 비교할 경우, P〈0.05임을 나타내고, '**'표시는 두 번째 막대와 비교할 경우, P〈0.05임을 나타낸 것이다.FIG. 8 is a graph showing insulin secretion of pancreatic islets according to whether or not blood mononuclear cells (PMBC) mixed culture and alpha melanocyte stimulating hormone are added. In the absence of blood mononuclear cells or α-MSH, FIG. -'. '*' Indicates P <0.05 when compared with the first bar, and '**' indicates P <0.05 when compared with the second bar.
대조군의 경우 인슐린 분비량이 522.6±85ng/㎖이었으나, 혈액 단핵세포와 혼합배양시 인슐린 분비량이 277.5±18.6ng/㎖로 감소함을 알 수 있었다. 그러나 α-MSH의 존재하에서 혈액세포와 췌도세포의 혼합배양시 인슐린 분비량은 471.0±62.9ng/㎖로 α-MSH의 부재시보다 증가하였음을 알 수 있었다(p=0.044). α-MSH를 췌도세포 단독배양군에 첨가한 경우에는 인슐린 분비량이 509.5±21.0ng/㎖로 췌도세포 단독 배양시 대조군과 통계적으로 의미가 없었다. 이 결과는 혈액 단핵세포와의 혼합배양으로 초래되는 췌도세포의 인슐린 분비능력의 손상으로부터 α-MSH의 처리가 췌도세포를 보호함을 시사한다.In the control group, the insulin secretion was 522.6 ± 85ng / ml, but the insulin secretion was reduced to 277.5 ± 18.6ng / ml when mixed with blood mononuclear cells. However, in the presence of α-MSH, the insulin secretion was 471.0 ± 62.9 ng / ml in the mixed culture of blood cells and pancreatic islets, which was higher than in the absence of α-MSH (p = 0.044). When α-MSH was added to the islet cell culture group, insulin secretion was 509.5 ± 21.0 ng / ml, which was not statistically significant with the control group. This result suggests that the treatment of α-MSH protects pancreatic islet cells from impaired insulin secretion ability of pancreatic islets caused by mixed culture with blood mononuclear cells.
대표적인 염증 관련 사이토카인으로 알려진 종양괴사인자-알파와 인터류킨-1베타, 그리고 산화질소는 혈액 단핵세포를 췌도세포와 혼합함으로써 각각 생성량(분비량)이 현저하게 증가하고 인슐린의 분비량 감소도 매우 커져 췌도세포의 파괴나 인슐린 분비능력의 손상을 더 악화시킬 수도 있으나, α-MSH를 첨가할 경우 종양괴사인자-알파와 인터류킨-1베타, 그리고 산화질소의 생성량이 감소하거나 인슐 린의 분비량 감소폭도 좁아짐을 알 수 있었다.Tumor necrosis factor-alpha, interleukin-1beta, and nitric oxide, which are known as representative inflammation-related cytokines, are mixed with blood mononuclear cells with pancreatic islets, resulting in a marked increase in production (secretion) and a decrease in insulin secretion. Although it may worsen the destruction of insulin and impaired insulin secretion ability, the addition of α-MSH decreases the production of tumor necrosis factor-alpha, interleukin-1beta, and nitric oxide, or narrows the decrease in insulin secretion. Could.
이상으로, 본 발명의 실시예에 대하여 상세히 설명하였으나, 이는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있도록 일 실시예를 기재한 것이므로, 상기 실시예의 기재에 의하여 본 발명의 기술적 사상이 제한적으로 해석되어서는 아니 된다.As described above, embodiments of the present invention have been described in detail, but since the embodiments have been described so that those skilled in the art to which the present invention pertains may easily implement the present invention, The technical spirit of the present invention should not be limitedly interpreted.
따라서, 본 발명에 의하면 다양한 염증성 사이토카인과 산화질소(Nitric oxide) 등에 의한 췌도세포의 파괴 또는 인슐린 분비능력의 손상을 방지함으로써, 췌도세포 이식시 발생하는 염증 반응 및 이에 수반되는 면역 반응을 감소시키는 효과가 있다. 그 결과 궁극적으로는 이식 효율을 높일 수 있고, 이식 초기 췌도세포의 안정성을 유도하여 종래보다 소량의 췌도세포로도 이식의 목적을 달성할 수 있어 이식 성공률을 향상시킬 수 있다.Therefore, according to the present invention, by preventing the destruction of pancreatic islets or impaired insulin secretion ability by various inflammatory cytokines and nitric oxides, it is possible to reduce the inflammatory response and the accompanying immune response occurring during transplantation of pancreatic islets. It works. As a result, it is possible to ultimately increase the efficiency of transplantation, and induce stability of early islet cells in the early stages of transplantation, thereby achieving the purpose of transplantation even with a smaller amount of islets, thereby improving the success rate of transplantation.
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KR1020060105355A KR100819838B1 (en) | 2006-10-27 | 2006-10-27 | Method for treating alpha-melanocyte-stimulating hormone for protecting islet cells for transplantation |
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Citations (2)
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KR880013973A (en) * | 1987-05-22 | 1988-12-22 | 원본미기재 | Novel alpha-MSH linear and cyclic fragment analogs |
US20040009170A1 (en) | 2002-07-10 | 2004-01-15 | Stafano Gatti | Alpha-melanocyte stimulating hormone peptides protection in organ transplantation |
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2006
- 2006-10-27 KR KR1020060105355A patent/KR100819838B1/en not_active IP Right Cessation
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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