Adult Muscle-derived stem cells engraft and differentiate into insulin-expressing cells in pancreatic islets of diabetic mice relieving hyperglycemia.
Des cellules souches dérivées de muscles adultes se greffent et se différencient en cellules exprimant l'insuline dans les îlots pancréatiques de souris diabétiques soulageant l'hyperglycémie.
Résumé
Statement of the Problem: Pancreatic beta cells are unique effectors in the control of glucose homeostasis and their deficiency results in impaired insulin production leading to severe diabetic diseases. Here, we investigated the potential of a population of non-adherent Muscle-Derived Stem Cells (MDSC) from adult mouse or human muscle to differentiate in vitro into beta cells and when transplanted in vivo, as undifferentiated stem cells, differentiate in vivo and compensate for beta cell deficiency. Methodology & Theoretical Orientation: In vitro, MDSC were isolated on the basis of their poor adherence by serial preplating for 8 days. MDSC cultured for several weeks, spontaneously differentiated into insulin-expressing islet-like cell clusters as revealed using MDSC from transgenic mice expressing GFP or mCherry under the control of an insulin promoter. Differentiated clusters of beta-like cells co-expressed insulin with the transcription factors Pdx1, Nkx2.2, Nkx6.1 and MafA, and secreted significant levels of insulin in response to glucose challenges. In vivo, undifferentiated MDSC injected intraperitoneal into streptozotocin (STZ)-treated mice, engrafted within 48h specifically into damaged pancreatic islets and are shown to differentiate and express insulin 2-12 days after injection. In addition injection of MDSC to hyperglycemic diabetic STZ treated mice reduced their blood glucose levels for 2 to 10 weeks. Conclusion & Significance: These data show that muscle stem cells, MDSC, are capable of differentiating into mature pancreatic beta islet-like cells not only upon culture in vitro but also in vivo after systemic injection in STZ-induced diabetic mouse models. Being non teratogenic, MDSC can be used directly by systemic injection and this potential reveals a promising alternative avenue in stem cell-based treatment of beta cell deficiencies. ; Ned Lamb et al., Endocrinol Diabetes Res 2019, Volume 05
Exposé du problème: Les cellules bêta du pancréas sont des effecteurs uniques dans le contrôle de l'homéostasie du glucose et leur carence entraîne une production insuffisante d'insuline menant à de graves maladies du diabète. Ici, nous avons étudié le potentiel d’une population de cellules souches dérivées des muscles non adhérentes (MDSC) provenant de muscles de souris ou humains adultes à se différencier in vitro en cellules bêta et lorsqu’une greffe in vivo, en tant que cellules souches indifférenciées, différencie in vivo et compense pour le déficit en cellules bêta. Méthodologie et orientation théorique: In vitro, les CDEM ont été isolés sur la base de leur faible adhérence par prélaquage en série pendant 8 jours. MDSC en culture pendant plusieurs semaines, spontanément différenciée en grappes de cellules ressemblant à des îlots exprimant l'insuline, révélée à l'aide de MDSC provenant de souris transgéniques exprimant la GFP ou mCherry sous le contrôle d'un promoteur de l'insuline. Des groupes différenciés de cellules de type bêta co-exprimaient l'insuline avec les facteurs de transcription Pdx1, Nkx2.2, Nkx6.1 et MafA, et sécrétaient des taux importants d'insuline en réponse à des problèmes de glucose. MDSC non différenciée in vivo, injectée par voie intrapéritonéale à des souris traitées à la streptozotocine (STZ), greffée 48 heures plus tard dans des îlots pancréatiques endommagés, et capable de différencier et d'exprimer l'insuline 2 à 12 jours après l'injection. De plus, l'injection de MDSC à des souris hyperglycémiques diabétiques traitées à la STZ a réduit leur glycémie pendant 2 à 10 semaines. Conclusion et signification: Ces données montrent que les cellules souches musculaires, MDSC, sont capables de se différencier en cellules matures ressemblant à des îlots bêta du pancréas, non seulement lors d'une culture in vitro, mais également in vivo après une injection systémique chez des modèles de souris diabétiques induites par STZ. Étant non tératogène, le MDSC peut être utilisé directement par injection systémique et ce potentiel révèle une alternative prometteuse dans le traitement par cellules souches des carences en cellules bêta. ; Ned Lamb et al., Endocrinol Diabetes Res 2019, Volume 05