The IL-1 Receptor Antagonist Anakinra Enhances Survival and Function of Human Islets during Culture: Implications in Clinical Islet Transplantation

ObjectivesHuman islet transplantation provides a feasible approach for treatment of type 1 diabetes mellitus but is limited by insufficient pancreatic donors and islet loss during pretransplant culture and posttransplantation. We examined if treatment with Anakinra (Kineret), a clinically approved interleukin-1 (IL-1) receptor antagonist, enhances survival and/or function of human islets during culture as a potential approach to improve the quality and quantity of islets for transplantation.MethodsIsolated human islets (n=5 donors) were cultured with or without Anakinra. Islet function, β-cell area, apoptosis, β/α-cell ratio and IL-1β release were assessed by glucose stimulated insulin secretion, quantitative immunolabelling and enzyme-linked immunosorbent assay.Resultsβ-cell apoptosis increased during islet culture in a time-dependent manner (D0: 1.9 ± 0.4%, D2: 4.4 ± 0.4%, D4: 6.1 ± 0.7%) that was associated with increased islet IL-1β release, decreased islet β-cell area (D0: 72 ± 4.9% vs. D4: 55 ± 6.3%; % islet area) and β/α-cell ratio (D2: 2.3 ± 0.3, D4: 1.7 ± 0.2). Anakinra-treated islets had markedly lower β-cell apoptosis (D2(+An): 2.4 ± 0.4, D4(+An): 3.1 ± 0.6%), higher islet β-cell area (D4(+An): 69 ± 3.8%) and β/α-cell ratio (D4(+An): 2.1 ± 0.15) than nontreated cultured islets (p<0.05). Furthermore, Anakinra enhanced β-cell function manifested as increased insulin response to elevated glucose (D2(−An): 2.7 ± 0.2 vs. D2(+An): 3.5 ± 0.4; D4(−An): 2.0 ± 0.3 vs. D4(+An): 3.0 ± 0.2; fold basal) and higher islet insulin content (D4(−An): 60 ± 7.6% vs. D4(+An): 78 ± 7.5%, % D0; p<0.05).ConclusionsBlocking IL-1 receptor with Anakinra protects cultured human islets from IL-1β-mediated β-cell dysfunction and apoptosis. IL-1 receptor blockers may provide a new approach to enhance islet survival and function during pretransplant culture thereby increase the success rate of islet transplantation.

RésuméObjectifsLa greffe d'îlots humains constitue une approche réalisable pour le traitement du diabète sucré de type 1, mais elle est limitée par l'insuffisance de donneurs et la perte d'îlots durant la culture prégreffe et postgreffe. Nous avons examiné si le traitement par l'anakinra (Kineret), un antagoniste du récepteur de l'interleukine 1 (IL-1) cliniquement approuvé, améliore la survie ou le fonctionnement des îlots humains durant la culture à titre d'approche potentielle pour améliorer la qualité et la quantité d'îlots destinés à la greffe.MéthodesLes îlots humains isolés (n = 5 donneurs) ont été cultivés avec ou sans l'anakinra. Le fonctionnement des îlots, la zone des cellules β, l'apoptose, le rapport des cellules β/α et la libération de l'IL-1 β ont été évalués par l'insulinosécrétion en réponse au glucose, l'immunoétiquetage quantitatif et le dosage immunoadsorbant lié à l'enzyme.RésultatsL'apoptose des cellules β a augmenté durant la culture des îlots en fonction du temps (J0 : 1,9 ± 0,4 %, J2 : 4,4 ± 0,4 %, J4 : 6,1 ± 0,7 %) qui était associé à l'augmentation de la libération de l'IL-1β des îlots, à la diminution de la zone des cellules β des îlots (J0 : 72 ± 4,9 % vs J4 : 55 ± 6,3 % ; % de la zone des îlots) et au rapport des cellules β/α (J2 : 2,3 ± 0,3, J4 : 1,7 ± 0,2). Les îlots traités par l'anakinra ont eu une apoptose des cellules β nettement plus faible (J2(+An) : 2,4 ± 0,4, J4(+An) : 3,1 ± 0,6 %), une zone de cellules β des îlots (J4(+An) : 69 ± 3,8 %) et un rapport des cellules β/α (J4(+An) : 2,1 ± 0,15) plus élevés que les îlots de culture non traités (p < 0,05). De plus, l'amélioration du fonctionnement des cellules β traitées par l'anakinra s'est manifestée par l'augmentation de la réponse à l'insuline à un glucose élevé (J2(−An) : 2,7 ± 0,2 vs J2(+An) : 3,5 ± 0,4; J4(−An) : 2,0 ± 0,3 vs J4(+An) : 3,0 ± 0,2; fold basal) et une teneur en insuline des îlots plus élevée (J4(−An) : 60 ± 7,6 % vs J4(+An) : 78 ± 7,5 %, % J0; p < 0,05).ConclusionsLe blocage du récepteur de l'IL-1 par l'anakinra protège les îlots humains de culture du dysfonctionnement et de l'apoptose des cellules β médiées par l'IL-1β. Les antagonistes du récepteur de l'IL-1 peuvent constituer une nouvelle approche à l'amélioration de la survie et du fonctionnement des îlots durant la culture prégreffe et ainsi augmenter le taux de réussite de la greffe d'îlots.