糖尿病细胞治疗的方法及机理探索

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糖尿病是一种慢性代谢疾病,其最主要的两种类型为1型糖尿病和2糖尿病,前者表现为胰岛素的绝对不足,后者早期表现胰岛素的相对不足,晚期亦因胰岛失代偿而表现为胰岛素的绝对不足。因此如何为糖尿病患者提供有效的胰岛素供给,成为糖尿病治疗领域的重要课题之一。胰岛/胰腺移植做为一种很有前景的治疗手段,与传统的外源胰岛素注射相比,可提供更长时和动态的胰岛素供应。尤其是胰岛移植,因其具有手术风险小、可重复操作等有点,近些年在基础研究和临床领域受到了广泛的关注。但是胰岛移植通常需要至少2~3份的供体来源,才能有效控制血糖。这种因对供体的大量需求而造成供体组织来源严重不足,成为困扰胰岛移植治疗手段推广的主要问题之一。  以解决胰岛供体不足为目的,通过体外培养增殖的手段,获得大量表达胰岛素的类β细胞,是一个很有希望的细胞治疗策略。大量基于动物模型和临床患者的研究支持胰岛再于成年个体中的存在,这一结果提示可利用源于胰腺组织的细胞,在体外通过对体内胰岛再生过程的模拟或其他途径,获得相对大量的胰岛/类胰岛细胞来源。不同研究组通过各异的策略,如选择性培养、流式细胞分离、克隆培养等,达到了体外重建胰岛/类胰岛的胰岛素分泌细胞这一目的。此类研究中最多涉及到的选择性培养手段,一般包括胰腺细胞在生长因子等条件刺激下的增殖/去分化,和在撤去生长因子等条件下的停止增殖/再分化两个步骤。目前虽然可通过各种方法达到扩增胰岛细胞的目的,但是针对扩增得到的增殖型去分化细胞,使其重新分化为具有完整内分泌功能的胰岛细胞的努力并不十分理想,尤其是关于再分化得到的胰岛素分泌的移植治疗效果鲜见报道。同时保持增殖能力的去分化细胞,是否有能力在体完成向胰岛细胞的分化,这一问题也有待进一步探究。本研究第一部分利用碱性成纤维细胞生长因子(basicfibroblastgrowthfactor,bFGF)刺激胰岛细胞,使其旺盛增殖,并命名这种增殖细胞为胰岛制备物来源的增殖细胞(IsletPreparationderivedProliferatingCells,IPPC)。在本研究中无论是IPPC,还是体外培养的IP细胞(invitroculturedIPCells,IPC)在培养过程中都表现出胰岛内分泌功能的逐渐丧失,以及祖细胞标志基因Nes和β细胞增殖/去分化关键基因c-myc表达的上调等去分化特征。考虑到糖尿病动物模型体内微环境可能有利于增殖细胞的再分化,采用培养第15天的IPPC通过肝门静脉途径对糖尿病大鼠进行移植治疗。接受IPPC移植的糖尿病大鼠表现出血糖降低、体重增加、葡萄糖耐受改善和血清胰岛素含量提高等各方面糖尿病症状的缓解,说明IPPC移植具有移植治疗糖尿病的潜力。做为对IPPC治疗糖尿病机理的初步探索,IPPC移植改善糖尿病症状的机制可能与肝脏异位胰岛素表达,以及胰岛的再生或保护相关。此结果第一次展示了去来源于胰岛制备物的增殖/去分化细胞,具有治疗糖尿病的潜力。  很多研究组都有报道来源于胰腺组织的增殖型细胞,然而对于这种细胞的本质,以及胰岛细胞在体外培养过程中功能迅速丧失的机理,目前仍没有很全面的研究。蛋白质组学做为近些年新兴的检测手段,直接以细胞生命活动的主要承载体——蛋白质为研究对象,为探究各种生命过程提供了更有效更全面的手段。本研究第二部分对新鲜胰岛分离物、10天培养的胰岛分离物和培养10天的IPPC进行了比较蛋白质组研究。共鉴定到蛋白质1897种,涉及已知通路152条;其中170种蛋白质在至少两组问具有显著差异,涉及己知通路60条。系统聚类的结果表明体外培养的胰岛细胞,无论是否添加bFGF,都与新鲜分离胰岛有着显著的差异。另一方面经过培养的细胞之间的蛋白质表达谱差异则很小,仅当以少数极显著差异蛋白质聚类时,同组样品才能够有效的聚类。总体来讲,胰岛细胞在体外培养过程蛋白质表达谱产生了相当大的变化,说明胰岛细胞在培养过程形态、功能上发生了大量的改变;同时在bFGF的刺激下旺盛增殖的细胞并未表现出与对照培养细胞相比十分明显的差异,说明bFGF仅对少数蛋白表达水平产生影响,进一步提示体外培养胰岛细胞的增殖过程可能仅受少数基因/蛋白质的调控。此部分数据为胰岛细胞在体外培养过程中,以及不同的培养和生长状态下蛋白质表达的变化和差异提供相对全面的数据,可能为阐明胰岛细胞在体外培养过程中功能迅速丧失的机理,以及探索胰岛细胞体外培养方法提供重要线索。  本研究利用体外扩增细胞,达到替代胰岛移植改善糖尿病症状的效果,在糖尿病的细胞治疗方面提出了新的思路。同时本研究建立的胰岛细胞比较蛋白质组学数据,对糖尿病的细胞治疗也提供具有价值的数据。
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