干細(xì)胞向胰島素分泌細(xì)胞分化的研究

1、間充質(zhì)干細(xì)胞向胰島素分泌細(xì)胞分化的研究進(jìn)展研發(fā)中心 張高祥1摘要：間充質(zhì)干細(xì)胞不僅能夠分化為胰島樣細(xì)胞，而且具有一定的B細(xì)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(xì)胞缺乏和免疫排斥反應(yīng)問，從而有望為臨床糖尿病細(xì)胞治療開辟了一條新的途徑。2糖尿病是一種嚴(yán)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(xì)胞的研究為治愈糖尿病帶來了希望。目前，間充質(zhì)干細(xì)胞已經(jīng)可在體外被誘導(dǎo)分化為胰島素分泌細(xì)胞，將這些細(xì)胞移植體內(nèi)，可使血糖降低。3形態(tài)學(xué)特性貼壁生長，為形態(tài)相對均一的梭形細(xì)胞，較扁平，細(xì)長，呈長條狀纖維樣，細(xì)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(xì)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(biāo)志MSCs具有間充質(zhì)干細(xì)胞的表面標(biāo)志，CDl0、CDl3、CD90、CDl66、CDl4、CD33、CD56、CD31、CDl05,HLAl5基因表達(dá)MSCs表達(dá)干細(xì)胞因子、巨噬細(xì)胞克隆刺激因子、白細(xì)胞介素6、粒細(xì)胞克隆刺激因子、基質(zhì)細(xì)胞衍生因子和血管內(nèi)皮生長因子mRNA，對維持干細(xì)胞未分化狀態(tài)具有重要作用的OCT_4 mRNA表達(dá)陽性，具有干細(xì)胞特性6免疫原型結(jié)果顯示，臍帶源間充質(zhì)干細(xì)胞不刺激小鼠淋巴細(xì)胞增殖，且可顯著抑制小鼠混合淋巴細(xì)胞反應(yīng)。7分化潛能在體外Mscs能被誘導(dǎo)

3、成為神經(jīng)樣細(xì)胞、心肌樣細(xì)胞、脂肪細(xì)胞和成骨樣細(xì)胞、肝細(xì)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(chǔ)研究材料和理想的細(xì)胞和基因治療載體。8理論基礎(chǔ)干細(xì)胞誘導(dǎo)分化為B細(xì)胞的基本原理：一方面可能是借助生物因子啟動干細(xì)胞中PDX-1基因的表達(dá)，改變細(xì)胞原有形態(tài)，表達(dá)胰島特異性標(biāo)記，胰島素、胰高血糖素和胰多肽等；另一方面是誘導(dǎo)nestin蛋白的表達(dá)而間接的促進(jìn)干細(xì)胞向胰島細(xì)胞分化。9早期神經(jīng)分化中表達(dá)的nestin(一種中間絲蛋白)也出現(xiàn)于未成熟的胰腺細(xì)胞中。以nestin為胰腺內(nèi)分泌前體細(xì)胞標(biāo)記對干細(xì)胞進(jìn)行逐步培養(yǎng)，獲得了胰島素分泌細(xì)胞。10Mscs在任何分化前

4、都表達(dá)神經(jīng)細(xì)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(dǎo)分化為胰島樣細(xì)胞過程中，可以預(yù)先施加誘導(dǎo)因素促進(jìn)MsCs向神經(jīng)干細(xì)胞分化，從而進(jìn)一步促進(jìn)其向胰島細(xì)胞方向分化。11誘導(dǎo)方法分體外和體內(nèi)兩種誘導(dǎo)方法，體外分為直接誘導(dǎo)和間接誘導(dǎo)。誘導(dǎo)因素包括兩類：一類是啟動胰島B細(xì)胞特異性轉(zhuǎn)錄因子的生物因子，如堿性成纖維細(xì)胞生長因子、肝細(xì)胞生長因子、尼克酰胺等；另一類是誘導(dǎo)nestin蛋白的表達(dá)，如B一巰基乙醇、二甲基啞砜等。12體外誘導(dǎo)在體外通過4步藥物誘導(dǎo)方法使huMSCs發(fā)生定向分化，第4階段細(xì)胞聚集成團(tuán)，類似胰島。采用免疫細(xì)胞化學(xué)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(dá)及其他相關(guān)基因的表達(dá)，如Pd)【一1、Nk】【22、Nkx61、Glut2等，并且這些細(xì)胞團(tuán)對葡萄糖刺激有反應(yīng)，能隨著葡萄糖刺激濃度的增加而相應(yīng)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(dǎo)人臍帶源性間充質(zhì)干細(xì)胞分化，誘導(dǎo)后細(xì)胞表達(dá)了胰島細(xì)胞的特異性標(biāo)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(dǎo)方法，通過huMSCs與大鼠胰島細(xì)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(yīng)增加胰島素分泌量，TPCR檢測到共培養(yǎng)后有Pdxl基因表達(dá)。以上研究顯示人臍帶源性間充質(zhì)干細(xì)胞在體外可向胰島素分泌細(xì)胞分化。13體內(nèi)誘導(dǎo)將MsCs移植入糖尿病鼠腎包膜下后，免疫化學(xué)方法檢測發(fā)現(xiàn)移植細(xì)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(dǎo)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(yīng)檢測到病鼠胰腺有人胰島素基因表達(dá)。Ende等舊將血單核細(xì)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(xì)胞在體內(nèi)可被誘導(dǎo)分化為胰島素分泌細(xì)胞，但其具體機(jī)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(yīng)用領(lǐng)域的研究只是剛剛開始，在其真正進(jìn)入臨床