干細胞向胰島素分泌細胞分化的研究

1、間充質(zhì)干細胞向胰島素分泌細胞分化的研究進展研發(fā)中心 張高祥1摘要：間充質(zhì)干細胞不僅能夠分化為胰島樣細胞，而且具有一定的B細胞分泌功能，能夠降低血糖，克服了胰島移植治療糖尿病所面臨的供體細胞缺乏和免疫排斥反應問，從而有望為臨床糖尿病細胞治療開辟了一條新的途徑。2糖尿病是一種嚴重危害人類健康的疾病，并且患病率不斷上升，但目前仍缺乏有效的根治方法。近年間充質(zhì)干細胞的研究為治愈糖尿病帶來了希望。目前，間充質(zhì)干細胞已經(jīng)可在體外被誘導分化為胰島素分泌細胞，將這些細胞移植體內(nèi)，可使血糖降低。3形態(tài)學特性貼壁生長，為形態(tài)相對均一的梭形細胞，較扁平，細長，呈長條狀纖維樣，細胞膜表面不光滑，有小結(jié)節(jié)狀物，核大，不

2、規(guī)則，核仁明顯，常染色質(zhì)多，異染色質(zhì)少，胞質(zhì)少。胞質(zhì)內(nèi)細胞器較少，以粗面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)和線粒體為主，內(nèi)有大量游離核糖體4表面標志MSCs具有間充質(zhì)干細胞的表面標志，CDl0、CDl3、CD90、CDl66、CDl4、CD33、CD56、CD31、CDl05,HLAl5基因表達MSCs表達干細胞因子、巨噬細胞克隆刺激因子、白細胞介素6、粒細胞克隆刺激因子、基質(zhì)細胞衍生因子和血管內(nèi)皮生長因子mRNA，對維持干細胞未分化狀態(tài)具有重要作用的OCT_4 mRNA表達陽性，具有干細胞特性6免疫原型結(jié)果顯示，臍帶源間充質(zhì)干細胞不刺激小鼠淋巴細胞增殖，且可顯著抑制小鼠混合淋巴細胞反應。7分化潛能在體外Mscs能被誘導

3、成為神經(jīng)樣細胞、心肌樣細胞、脂肪細胞和成骨樣細胞、肝細胞、多巴胺能神經(jīng)元。MSCs可向3個胚層分化，并有向受損部位遷移的能力，是很好的基礎研究材料和理想的細胞和基因治療載體。8理論基礎干細胞誘導分化為B細胞的基本原理：一方面可能是借助生物因子啟動干細胞中PDX-1基因的表達，改變細胞原有形態(tài)，表達胰島特異性標記，胰島素、胰高血糖素和胰多肽等；另一方面是誘導nestin蛋白的表達而間接的促進干細胞向胰島細胞分化。9早期神經(jīng)分化中表達的nestin(一種中間絲蛋白)也出現(xiàn)于未成熟的胰腺細胞中。以nestin為胰腺內(nèi)分泌前體細胞標記對干細胞進行逐步培養(yǎng)，獲得了胰島素分泌細胞。10Mscs在任何分化前

4、都表達神經(jīng)細胞的某些特殊蛋白，如nestin蛋白。以上發(fā)現(xiàn)提示，在定向誘導分化為胰島樣細胞過程中，可以預先施加誘導因素促進MsCs向神經(jīng)干細胞分化，從而進一步促進其向胰島細胞方向分化。11誘導方法分體外和體內(nèi)兩種誘導方法，體外分為直接誘導和間接誘導。誘導因素包括兩類：一類是啟動胰島B細胞特異性轉(zhuǎn)錄因子的生物因子，如堿性成纖維細胞生長因子、肝細胞生長因子、尼克酰胺等；另一類是誘導nestin蛋白的表達，如B一巰基乙醇、二甲基啞砜等。12體外誘導在體外通過4步藥物誘導方法使huMSCs發(fā)生定向分化，第4階段細胞聚集成團，類似胰島。采用免疫細胞化學檢測發(fā)現(xiàn)胰島素、胰高血糖素呈陽性，RTPcR檢測出n

5、sulinmRNA的表達及其他相關(guān)基因的表達，如Pd)【一1、Nk】【22、Nkx61、Glut2等，并且這些細胞團對葡萄糖刺激有反應，能隨著葡萄糖刺激濃度的增加而相應增加胰島素分泌量。GauD等釗采用高糖、全反式維甲酸、尼克酰胺、表皮生長因子和exendin_4等誘導人臍帶源性間充質(zhì)干細胞分化，誘導后細胞表達了胰島細胞的特異性標記，包括胰島素、胰高血糖素、Glut-2、PDxl、Pax4和N印3。王愛紅等o則采用間接誘導方法，通過huMSCs與大鼠胰島細胞以半透膜相隔共同培養(yǎng)，在共培養(yǎng)第3、7、14天采用放射免疫法檢測，發(fā)現(xiàn)胰島素能隨著葡萄糖刺激濃度的增加而相應增加胰島素分泌量，TPCR檢測到共培養(yǎng)后有Pdxl基因表達。以上研究顯示人臍帶源性間充質(zhì)干細胞在體外可向胰島素分泌細胞分化。13體內(nèi)誘導將MsCs移植入糖尿病鼠腎包膜下后，免疫化學方法檢測發(fā)現(xiàn)移植細胞能在腎包膜下定植，病鼠血糖明顯下降。王愛紅等o將未誘導的MSCs通過尾靜脈移植入糖尿病鼠體內(nèi)后，病鼠癥狀得到明顯改善，逆轉(zhuǎn)錄一聚合酶鏈反應檢測到病鼠胰腺有人胰島素基因表達。Ende等舊將血單核細胞經(jīng)眼眶血管移植入糖尿病鼠體內(nèi)，結(jié)果病鼠的高血糖癥狀明顯改善。以上研究證明間充質(zhì)干細胞在體內(nèi)可被誘導分化為胰島素分泌細胞，但其具體機制目前仍不清楚。14瞻望與總結(jié)目前有關(guān)MSCs在糖尿病應用領域的研究只是剛剛開始，在其真正進入臨床