关键词:
大鼠骨髓间充质干细胞
胰腺-十二指肠同源盒-1基因
分泌胰岛素样细胞
糖尿病
摘要:
背景和目的:
糖尿病已成为一种常见的慢性代谢性疾病,已经对人类的健康造成了严重的威胁,尤其是心血管的并发症更给人们带来了严重的危害。胰岛p细胞功能受损是糖尿病发病的重要环节,1型糖尿病(1type diabetes mellitus T1DM)是由于自身免疫破坏了胰岛β细胞而造成的胰岛素绝对缺乏,而2型糖尿病(2type diabetes mellitus T2DM)则是由于胰岛素抵抗和p细胞减少而引起胰岛素相对缺乏。因此,胰岛移植将成为最为有效的治疗糖尿病的方法。但由于胰岛移植需要大量的胰岛细胞,供体的缺乏,以及移植后需要长期应用免疫抑制剂使得胰岛移植的应用受到限制。近几年的研究则倾向于选择干细胞并将其诱导分化为胰岛素样细胞进行移植来治疗糖尿病。
骨髓间充质干细胞(bone marrow mesenchymal stem cells, BMSCs)是一类具有多向分化潜能的非造血干细胞,同其他干细胞相比,BMSCs在体外更易于分离培养,而且易于外源基因的转染及其稳定表达,自身骨髓MSCs移植可以避免免疫排斥反应,因此BMSCs是胰岛p细胞的理想来源。
胰腺-十二指肠同源盒-1(Pancreatic duodenal homeobox-1PDX-1)是胰腺的特异性转录因子,对于胰腺的早期发育及晚期的增生分化发挥着重要作用,并且对维持胰腺β细胞的功能也发挥着重要作用。
本研究拟通过脂质体将含有PDX-1基因的重组真核表达载体pcDNA3.1(+)-PDX-1转染到第3代和第5代的大鼠BMSCs中,并将其诱导分化为胰岛样细胞,构建糖尿病大鼠模型,将胰岛样细胞通过尾静脉移植到糖尿病大鼠中,通过对血糖、胰岛素、C肽及糖耐量实验和胰腺免疫组织化学方法对两代的BMSCs治疗糖尿病疗效进行比较和分析。
材料与方法:
1.大鼠BMSCs的体外培养鉴定及PDX-1的转染和诱导:
1.1采用全骨髓贴壁培养法分离、培养大鼠BMSCs;1.2细胞免疫荧光法鉴定BMSCs;1.3通过脂质体将PDX-1到转染大鼠BMSCs;1.4采用二甲基亚砜对转染的大鼠BMSCs进行诱导分化;2.将已分化的大鼠BMSCs的移植到糖尿病大鼠体内:
2.1通过腹腔注射佐链脲霉素制作糖尿病大鼠模型;2.2将大鼠分为正常组、模型对照组、移植组A和移植组B;2.2通过尾静脉将已分化的大鼠BMSCs移植到糖尿病大鼠模型中;2.3监测血糖、胰岛素、C肽和体重及糖耐量实验;2.4对胰腺组织进行免疫荧光组织化学分析。
结果:
1.采用直接贴壁培养法分离大鼠BMSCs,于第三代细胞行免疫荧光法测定大鼠CD29、CD34和CD44的表达,结果显示CD29和CD44的表达为阳性,CD34的表达为阴性,说明所培养的细胞符合BMSCs的特征。
2.采用脂质转染技术对第3代和第5代的BMSCs进行PDX-1转染,RT-PCR鉴定结果显示第3代和第5代BMSCs中均检测到PDX-1的特异性扩增条带,在对照组中未检测到,说明PDX-1已成功转染大鼠BMSCs,然后以二甲基亚砜和高糖为诱导剂,对转染的第3代和第5代BMSCs进行诱导,转染的BMSCs逐渐聚集并形成胰岛样细胞团,未转染的BMSCs并没有出现类似的变化,双硫腙染色对细胞团进行染色,结果显示为胰岛样细胞团。
3.采用大剂量佐链脲霉素腹腔注射法进行造模,注射后大鼠血糖一直维持在28.6±3.49mmol/L,显示造模成功。
4.在移植后的第3天血糖开始下降,第6天血糖下降显著(P<0.05),其中在9天后移植组B血糖较移植组A血糖下降显著(P<0.05)。移植后的第2周胰岛素和C肽量开始显著升高,其中移植组B的胰岛素和C肽量在第3周较移植组A的胰岛素和C肽水平显著持升高(P<0.05),移植后移植组和移植组A的糖耐量较模型组有显著改善(P<0.05),胰腺免疫荧光组织化学组显示移植后胰岛样细胞能不仅能在胰腺组织中存活并能分泌胰岛素。
结论:
PDX-1转染的第5代BMSCs和第3代BMSCs诱导分化后,具有胰岛素分泌功能,且在移植治疗糖尿病模型大鼠的降血糖效果中第5代BMSCs优于第3代BMSCs。