干细胞向胰岛素分泌细胞分化的研究.ppt

间充质干细胞向胰岛素分泌细胞分化的研究进展研发中心 张高祥摘要：间充质干细胞不仅能够分化为胰岛样细胞，而且具有一定的B细胞分泌功能，能够降低血糖，克服了胰岛移植治疗糖尿病所面临的供体细胞缺乏和免疫排斥反应问，从而有望为临床糖尿病细胞治疗开辟了一条新的途径。糖尿病是一种严重危害人类健康的疾病，并且患病率不断上升，但目前仍缺乏有效的根治方法。近年间充质干细胞的研究为治愈糖尿病带来了希望。目前，间充质干细胞已经可在体外被诱导分化为胰岛素分泌细胞，将这些细胞移植体内，可使血糖降低。形态学特性贴壁生长，为形态相对均一的梭形细胞，较扁平，细长，呈长条状纤维样，细胞膜表面不光滑，有小结节状物，核大，不规则，核仁明显，常染色质多，异染色质少，胞质少。胞质内细胞器较少，以粗面内质网和线粒体为主，内有大量游离核糖体表面标志MSCs具有间充质干细胞的表面标志，CDl0、CDl3、CD90、CDl66、CDl4、CD33、CD56、CD31、CDl05,HLAl基因表达MSCs表达干细胞因子、巨噬细胞克隆刺激因子、白细胞介素6、粒细胞克隆刺激因子、基质细胞衍生因子和血管内皮生长因子mRNA，对维持干细胞未分化状态具有重要作用的OCT_4 mRNA表达阳性，具有干细胞特性免疫原型结果显示，脐带源间充质干细胞不刺激小鼠淋巴细胞增殖，且可显著抑制小鼠混合淋巴细胞反应。分化潜能在体外Mscs能被诱导成为神经样细胞、心肌样细胞、脂肪细胞和成骨样细胞、肝细胞、多巴胺能神经元。MSCs可向3个胚层分化，并有向受损部位迁移的能力，是很好的基础研究材料和理想的细胞和基因治疗载体。理论基础干细胞诱导分化为B细胞的基本原理：一方面可能是借助生物因子启动干细胞中PDX-1基因的表达，改变细胞原有形态，表达胰岛特异性标记，胰岛素、胰高血糖素和胰多肽等；另一方面是诱导nestin蛋白的表达而间接的促进干细胞向胰岛细胞分化。早期神经分化中表达的nestin(一种中间丝蛋白)也出现于未成熟的胰腺细胞中。以nestin为胰腺内分泌前体细胞标记对干细胞进行逐步培养，获得了胰岛素分泌细胞。Mscs在任何分化前都表达神经细胞的某些特殊蛋白，如nestin蛋白。以上发现提示，在定向诱导分化为胰岛样细胞过程中，可以预先施加诱导因素促进MsCs向神经干细胞分化，从而进一步促进其向胰岛细胞方向分化。诱导方法分体外和体内两种诱导方法，体外分为直接诱导和间接诱导。诱导因素包括两类：一类是启动胰岛B细胞特异性转录因子的生物因子，如碱性成纤维细胞生长因子、肝细胞生长因子、尼克酰胺等；另一类是诱导nestin蛋白的表达，如B一巯基乙醇、二甲基哑砜等。体外诱导在体外通过4步药物诱导方法使huMSCs发生定向分化，第4阶段细胞聚集成团，类似胰岛。采用免疫细胞化学检测发现胰岛素、胰高血糖素呈阳性，RTPcR检测出nsulinmRNA的表达及其他相关基因的表达，如Pd)【一1、Nk】【22、Nkx61、Glut2等，并且这些细胞团对葡萄糖刺激有反应，能随着葡萄糖刺激浓度的增加而相应增加胰岛素分泌量。GauD等钊采用高糖、全反式维甲酸、尼克酰胺、表皮生长因子和exendin_4等诱导人脐带源性间充质干细胞分化，诱导后细胞表达了胰岛细胞的特异性标记，包括胰岛素、胰高血糖素、Glut-2、PDxl、Pax4和N印3。王爱红等o则采用间接诱导方法，通过huMSCs与大鼠胰岛细胞以半透膜相隔共同培养，在共培养第3、7、14天采用放射免疫法检测，发现胰岛素能随着葡萄糖刺激浓度的增加而相应增加胰岛素分泌量，TPCR检测到共培养后有Pdxl基因表达。以上研究显示人脐带源性间充质干细胞在体外可向胰岛素分泌细胞分化。体内诱导将MsCs移植入糖尿病鼠肾包膜下后，免疫化学方法检测发现移植细胞能在肾包膜下定植，病鼠血糖明显下降。王爱红等o将未诱导的MSCs通过尾静脉移植入糖尿病鼠体内后，病鼠症状得到明显改善，逆转录一聚合酶链反应检测到病鼠胰腺有人胰岛素基因表达。Ende等旧将血单核细胞经眼眶血管移植入糖尿病鼠体内，结果病鼠的高血糖症状明显改善。以上研究证明间充质干细胞在体内可被诱导分化为胰岛素分泌细胞，但其具体机制目前仍不清楚。瞻望与总结目前有关MSCs在糖尿病应用领域的研究只是刚刚开始，在其真正进入临床应用之前仍有很多问题需要进一步研究和解决.尽管还有很多问题需要不断的探索，但经过努力，Mscs用于治疗糖尿病有望成为继传统药物、胰岛细胞移植等治疗后的一种全新手段，为广大患者带来福音。