外泌体介导异源性胰岛β细胞诱导间充质干细胞分化并反向保护β细胞功能

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目的糖尿病是胰岛β细胞功能障碍伴或不伴胰岛素抵抗的代谢性疾病,目前无法根治。已有研究表明,来源于人脱落乳牙的间充质干细胞(Mesenchymal stem cell,MSC)可以改善2型糖尿病(Type 2 diabetes mellitus,T2DM)患者的糖代谢与胰岛功能,降低T2DM大鼠的血糖与改善胰岛素抵抗。MSC是一种可以自我更新,具有分化为多种类型细胞潜能的细胞。我们通过Transwell将MSC与胰岛β细胞进行共培养来探究它们的相互作用及作用机制,这有望为临床应用干细胞治疗糖尿病提供新的思路。方法1、MTT检测链脲佐菌素(STZ)对大鼠胰岛素瘤细胞(INS-1)生长活性的影响,确定适宜的药物浓度及作用时间。2、INS-1与MSC于Transwell装置中进行共培养,使得两种细胞不会直接接触,分别收集上下层细胞进行荧光定量PCR(q RT-PCR)以及琼脂糖凝胶电泳,检测胰岛素相对表达水平。3、INS-1与MSC Transwell共培养后,进行葡萄糖刺激胰岛素分泌实验(GSIS),评价细胞分泌胰岛素能力。4、INS-1来源的外泌体分离与鉴定:分离采用超速离心法。鉴定方法:Western blotting检测外泌体标志性蛋白;电镜观察分析外泌体的形态;Zetasizer nano series分析外泌体的粒径大小。5、INS-1来源外泌体刺激MSCs,q RT-PCR以及琼脂糖凝胶电泳检测MSCs胰岛素表达情况。6、INS-1与MSC Transwell共培养后,流式细胞术检测MSCs对经STZ处理的INS-1凋亡的影响。7、INS-1与MSC Transwell共培养后,Western blotting检测MSCs对经STZ处理的INS-1凋亡的影响。结果1、INS-1经STZ处理后,MTT实验表明INS-1细胞生长活性受到抑制,当STZ浓度为5m M,处理时间为24h时,INS-1活性下降约40%,我们把这作为后续STZ处理INS-1的条件。2、共培养后,q RT-PCR与琼脂糖凝胶电泳结果表明,MSCs可以改善经STZ处理的INS-1胰岛素表达;INS-1可以诱导MSCs分化,使MSCs表达胰岛素,经STZ处理的INS-1诱导能力变弱。3、共培养后,GSIS实验结果表明,高糖刺激可以提高细胞胰岛素分泌量;MSCs能提高INS-1胰岛素分泌水平;被INS-1诱导分化的MSCs可以分泌胰岛素。4、Western blotting鉴定外泌体标志蛋白,结果表明CD81和TSG101蛋白呈阳性;电镜显示外泌体外观如茶托状,符合外泌体的形态特征;粒径检测显示符合外泌体大小(30-150nm)的特征。5、INS-1来源的外泌体干预MSCs,结果表明MSCs能被INS-1来源外泌体诱导分化,分化后的MSCs能表达胰岛素。6、共培养后,流式细胞术检测凋亡结果表明,MSCs可以抑制由STZ引起的INS-1凋亡。7、共培养后,Western blotting结果表明MSCs通过caspase 3通路来抑制由STZ引起的INS-1凋亡。结论MSC与INS-1 Transwell共培养,MSC通过caspase 3通路抑制由STZ引起的INS-1凋亡及改善INS-1胰岛素的表达;INS-1及其外泌体能诱导MSC分化,分化后的MSC能表达胰岛素。
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