大鼠骨髓間充質(zhì)干細(xì)胞促進(jìn)胰島細(xì)胞再生的研究.pdf

1、背景及目的
　　 糖尿病(Diabetes mellitus)是一種以高血糖為主要特征嚴(yán)重威脅人類健康的疾病。全球每年有5％死亡是由于糖尿病的因?yàn)?據(jù)WHO估計(jì)若不采取有效措施,未來(lái)10年每年因糖尿病而死亡的人數(shù)會(huì)增加50％。其中1型糖尿病是由于自身免疫病造成的Langerhans內(nèi)的β細(xì)胞的缺失,而2型糖尿病是由于組織對(duì)胰島素的不敏感和β細(xì)胞分泌胰島素的減少。目前,臨床上主要是采用注射胰島素治療1型及部分2型糖尿病,但治療效果

2、未盡如人意。最近對(duì)患者成功移植胰島或者β細(xì)胞,為攻克糖尿病提供了新的希望。但是,胰島來(lái)源不足是目前最大的難題。
　　 干細(xì)胞作為一類具有多向分化潛能的細(xì)胞,已經(jīng)逐漸成為人們尋找胰島β細(xì)胞替代物的新資源。利用胚胎干細(xì)胞體外誘導(dǎo)胰島素分泌細(xì)胞為治療糖尿病提供了希望,但誘導(dǎo)胚胎干細(xì)胞分化比率低,誘導(dǎo)過(guò)程復(fù)雜,具有免疫排斥反應(yīng)且易成瘤,距離臨床應(yīng)用還需要克服很多技術(shù)上的困難。成體干細(xì)胞具有跨系分化的能力,如肝干細(xì)胞可以分化為胰腺β細(xì)胞,

3、神經(jīng)干細(xì)胞能夠分化為血細(xì)胞等。骨髓間充質(zhì)干細(xì)胞(Bone Marrow Mesenchymal stem cells,MSCs)是一類具有向多種細(xì)胞分化潛能的細(xì)胞,是一種理想的組織工程種子細(xì)胞,易于提取,分離及擴(kuò)增,在特定的條件下,可以分化為骨、軟骨、肌肉等中胚層組織細(xì)胞,還可以跨胚層分化為神經(jīng)細(xì)胞等。體外誘導(dǎo)MSCs分化為胰島素分泌細(xì)胞,為治療糖尿病提供了新的策略,但仍然面臨分化過(guò)程復(fù)雜、分化比率低等困難。有研究報(bào)道,移植骨髓可以緩解

4、糖尿病癥狀,在一定程度上降低了糖尿病的高血糖。有研究表明小鼠骨髓來(lái)源的干細(xì)胞(c-kit+)可以啟動(dòng)內(nèi)源的胰腺的增殖,該項(xiàng)研究成果認(rèn)為供體的內(nèi)皮細(xì)胞(PECAM+)參與了胰腺細(xì)胞的再生。同種異體移植小鼠、大鼠的MSCs可以修復(fù)多種組織損傷,如心肌缺血、腎、肺、脊髓損傷等,然而其修復(fù)機(jī)理仍不清楚。在成年小鼠與成人中胰島的增殖是通過(guò)己存在的胰島β細(xì)胞產(chǎn)生新的β細(xì)胞,而不是通過(guò)干細(xì)胞分化的途徑。移植MSCs緩解糖尿病高血糖癥狀是否與胰島的增殖

5、有關(guān),尚未見報(bào)道。
　　 Cdk4基因是調(diào)節(jié)細(xì)胞的增殖一種細(xì)胞周期調(diào)節(jié)蛋白,通過(guò)與D-cyclin形成復(fù)合物指導(dǎo)細(xì)胞由G1期進(jìn)入到S期。研究認(rèn)為Cdk4基因是胰島β細(xì)胞的再生、增殖與衰老的重要的調(diào)節(jié)因子。因而MSCs是否通過(guò)Cdk4基因促進(jìn)胰島細(xì)胞的再生緩解糖尿病高血糖癥狀,需要進(jìn)一步的研究。
　　 文獻(xiàn)報(bào)道人與小鼠的胰島在體外可以去分化成胰島前體細(xì)胞.NRSF/REST(neuron restrictive silen

6、cing factor/repressor element silencing transciption factor,NRSF/REST)基因在成熟的神經(jīng)細(xì)胞與胰島細(xì)胞中不表達(dá),只在它們的前體細(xì)胞中表達(dá)。胰島的增殖是否通過(guò)去分化為REST表達(dá)陽(yáng)性細(xì)胞來(lái)完成,MSCs是否通過(guò)這種途徑促進(jìn)胰島細(xì)胞的再生緩解糖尿病高血糖癥狀尚不清楚。
　　 本課題組前期工作發(fā)現(xiàn)體外共培養(yǎng)胰腺細(xì)胞與MSCs,可以誘導(dǎo)MSCs分化為胰島樣細(xì)胞。移植MS

7、Cs到STZ誘導(dǎo)的糖尿病大鼠體內(nèi)觀察到糖尿病癥狀的改善,血糖的降低。本研究通過(guò)體內(nèi)和體外實(shí)驗(yàn)兩部分來(lái)探討MSCs是否促進(jìn)胰島細(xì)胞的再生以及胰島中Cdk4與REST基因表達(dá)情況。
　　 方 法
　　 1、大鼠骨髓間充質(zhì)干細(xì)胞(MSCs)的分離培養(yǎng)和鑒定
　　 (1)無(wú)菌條件下取大鼠股骨骨髓細(xì)胞離心做原代培養(yǎng)
　　 (2)根據(jù)細(xì)胞的貼壁性能不同選取貼壁不牢的細(xì)胞繼續(xù)傳代培養(yǎng)
　　 (3)流式細(xì)胞鑒定C

8、D14,CD34,CD44,CD45,CD73,CD90的表達(dá)
　　 2、慢病毒轉(zhuǎn)染大鼠骨髓間充質(zhì)干細(xì)胞(MSCs)
　　 (1)帶有GFP標(biāo)簽的慢病毒質(zhì)粒的包裝
　　 (2)慢病毒轉(zhuǎn)染MSCs
　　 3、大鼠糖尿病模型的建立及移植轉(zhuǎn)染的大鼠骨髓間充質(zhì)干細(xì)胞
　　 (1)一次性腹腔注射鏈脲菌素建立大鼠糖尿病模型
　　 (2)監(jiān)測(cè)大鼠血糖以確定建模是否成功
　　 (3)尾靜脈注射轉(zhuǎn)染

9、的大鼠MSCs
　　 (4)檢測(cè)移植后糖尿病大鼠的空腹血糖的變化
　　 4、胰島素免疫熒光染色評(píng)估胰島大小并進(jìn)行軟件分析
　　 (1)獲得大鼠的胰腺冰凍切片
　　 (2)利用胰島素免疫熒光染色評(píng)估胰島的大小
　　 (3)利用軟件分析不同處理組胰島大小的差異
　　 5、大鼠骨髓間充質(zhì)干細(xì)胞(MSCs)分別與胰島素分泌細(xì)胞系(INS1)、胰島細(xì)胞共培養(yǎng)
　　 (1)大鼠胰島細(xì)胞原代培養(yǎng)

10、
　　 (2)分隔培養(yǎng)的方法將MSCs分別和INS1細(xì)胞、胰島細(xì)胞共培養(yǎng)
　　 (3)Real-time PCR檢測(cè)細(xì)胞周期調(diào)控基因Cdk4和REST的表達(dá)情況
　　 實(shí)驗(yàn)結(jié)果
　　 1、分離培養(yǎng)大鼠MSCs,并經(jīng)流式細(xì)胞術(shù)鑒定為CD14(-),CD34(-),CD45(-),CD44(+),CD73(+),CD90(+)。
　　 2、移植細(xì)胞第11天檢測(cè)到移植組血糖顯著比對(duì)照組低,但此后血糖值又

11、再次升高,與對(duì)照組無(wú)顯著差異。
　　 3、在胰腺組織中發(fā)現(xiàn)帶有GFP標(biāo)簽的MSCs,移植的MSCs植入到胰腺組織內(nèi)部,并得到一定的增殖,但MSCs自身并不表達(dá)胰島素。
　　 4、移植組胰島熒光面積顯著大比對(duì)照組,體內(nèi)損傷的胰島細(xì)胞獲得再生。
　　 5、MSC分別與INS1細(xì)胞、胰島細(xì)胞共培養(yǎng)后,INS1細(xì)胞、胰島的Cdk4基因分別高表達(dá)2.281、1.869倍,即共培養(yǎng)后促進(jìn)了INS1細(xì)胞與胰島β細(xì)胞增殖。