讨论

我们以前曾记录到，无论移植的是肾脏、肝脏还是脾脏，移植胰岛的血管密度、血流量和组织Po2都明显下降。在本研究中，我们测量了组织pH值，以评估这些变化的代谢后果。我们发现，与内源性胰岛相比，1天大和1个月大的胰岛移植组织的pH和Po2都有所下降。此外，在移植后1个月调查的糖尿病受者中，胰岛移植物氢离子浓度与组织Po2呈负相关。

众所周知，当糖酵解率高，从而产生乳酸，而对流和/或扩散运输排泄不足时，组织中就会出现氢离子积聚。快速生长的肿瘤通常会出现严重的组织酸中毒，这是因为它们的新陈代谢率很高，而营养血液供应往往无法充分满足这种新陈代谢率。肿瘤中的Po2值，如本研究和以前的研究中记录的移植胰岛的Po2值一样低，通常伴随着低于7.0的pH值。相比之下，移植胰岛中组织pH值的下降幅度不超过0.11-0.15个pH单位。然而，肿瘤细胞有很高的乳酸生成率(如参考文献24、33)，而胰岛细胞，尤其是-细胞，乳酸脱氢酶活性很低。不过，在缺氧环境中培养的胰岛体外实验显示，乳酸的产生量有所增加。鉴于-细胞中乳酸脱氢酶的活性很低，产生的乳酸可能主要反映了移植物中非-细胞产生的乳酸。与目前关于移植胰岛pH值降低的发现一致，我们在最近的一项微透析研究中注意到，与体外研究的胰岛相比，移植胰岛的乳酸/丙酮酸比率高出3-4倍。如本研究所示，在体内观察到的这些新陈代谢变化似乎在取回移植小鼠后也立即保持不变。在标准培养条件(95%空气-5%CO2)下培养后，从胰岛移植中提取的胰岛培养基中的乳酸/丙酮酸比率比新鲜分离的对照胰岛高出两倍。将取回的小胰岛置于缺氧环境(1%氧气)中，乳酸/丙酮酸比率会进一步显著增加。尽管还有待进一步研究，但这表明酶机制发生了变化。正如之前的一项研究评估的那样，从胰岛移植中提取的胰岛似乎还表现出其他功能紊乱，如葡萄糖刺激的胰岛素释放恶化。

在组织pH值降低的同时，还发现与内源性胰岛相比，所有移植胰岛的Po2都明显降低。在大多数情况下，Po2与组织中的pH值之间没有严格的相关性。血糖正常受者1个月大的胰岛移植组织的Po2低于相应的1天大的胰岛移植组织，而组织pH却没有类似的差异。然而，在糖尿病受体的1个月龄胰岛移植中，组织Po2与氢离子浓度呈负相关。有趣的是，该实验组移植胰岛的组织Po2值也往往最低。可以推测，在这个低范围内，非氧化葡萄糖代谢的速度只与氧气供应成正比。另外，当移植的小胰岛暴露于持续的高血糖时，酶机制可能会发生改变，正如之前在90%胰腺部分切除术后剩余的小胰岛中观察到的那样。不过，这还有待进一步研究。

与本研究中胰岛移植所记录的Po2值相似的Po2值曾被证明会影响胰岛功能。在TC3细胞(一种胰岛素瘤细胞系)中，Po2值低于25mmHg会使这些细胞从有氧代谢逐渐转向无氧代谢，同时乳酸盐的产生也会增加。当Po2值为7mmHg时，TC3细胞的胰岛素分泌减少。同样，当Po2低于12mmHg时，单个大鼠胰岛细胞聚集体(5-10个细胞)在葡萄糖刺激下的胰岛素分泌也会受到影响。对胰岛的体外研究也表明，接近正常或微碱性的细胞外pH值对葡萄糖刺激的胰岛素分泌起着关键作用。然而，研究发现，细胞外pH值(pH值7.0)的显著降低会使葡萄糖刺激的胰岛素释放恶化。

与本研究中胰岛移植中记录到的Po2值相似的Po2值以前曾被证明会影响胰岛功能。在TC3细胞(一种胰岛素瘤细胞系)中，Po2值低于25mmHg会逐渐使这些细胞从有氧代谢转向无氧代谢，同时乳酸盐的产生也会增加。当Po2值为7mmHg时，TC3细胞的胰岛素分泌减少。同样，当Po2低于12mmHg时，单个大鼠胰岛细胞聚集体(5-10个细胞)在葡萄糖刺激下的胰岛素分泌也会受到影响。对胰岛的体外研究也表明，接近正常或微碱性的细胞外pH值对葡萄糖刺激的胰岛素分泌起着关键作用。然而，研究发现，细胞外pH值(pH值7.0)的显著降低会使葡萄糖刺激的胰岛素释放恶化。细胞外pH值的适度降低，即与本研究中记录的pH值相似，似乎不会对胰岛素的释放产生不利影响。

测定胰岛移植的胰岛素含量是为了评估胰岛功能与组织pH和Po2的关系。在非糖尿病动物中，移植后当天的胰岛素含量为4，000纳克，随后一个月内降至2，300纳克。由于这些移植物由250个胰岛组成，这意味着每个胰岛在移植后1天内含有16纳克胰岛素，移植后1个月内含有9纳克胰岛素。相比之下，对大鼠胰岛进行的体外研究显示，胰岛素含量明显更高(40-60纳克/胰岛)。移植后初期非特异性炎症和局部低Po2导致的β细胞死亡可能是造成这种差异的部分原因。然而，低组织Po2也可能在移植后抑制胰岛素的产生。

与之前的大量研究结果一致，与非糖尿病动物相比，糖尿病动物在移植后1天和1个月内的移植物胰岛素含量进一步下降。然而，正如之前观察到的那样，植入糖尿病环境中的小鼠仍能继续产生胰岛素。几周后，当受者通过第二次胰岛移植治愈糖尿病时，这种胰岛似乎也有能力恢复功能，并使葡萄糖诱导的胰岛素分泌恢复正常。做到这一点的前提条件是胰岛质量不变或增加，而我们在所用的实验模型中反复证明了这一点。我们以前曾注意到，与非糖尿病动物相比，糖尿病动物胰岛移植物的组织Po2较低，并认为高血糖对移植物胰岛素含量的不利影响可能部分归因于胰岛细胞在糖尿病环境中暴露于更明显的缺氧状态。然而，在本研究中，非糖尿病和糖尿病受者的胰岛移植组织Po2在统计学上没有显著差异。此外，所有胰岛移植组织的pH值也相似。因此，暴露在糖尿病环境中的胰岛的胰岛素含量较低，不太可能是由于进一步转向无氧代谢所致。

总结

总之，本研究表明，与内源性胰岛相比，先前观察到的1天龄和1个月龄胰岛移植组织Po2降低与组织pH值降低同时存在。这应被视为表明移植后葡萄糖代谢转向更多的无氧代谢。这对胰岛功能的重要性值得进一步研究。