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糖尿病是严重危害人类健康的公共问题,其患病率正逐年增加。糖尿病主要以胰岛β细胞数量缺失、胰岛素分泌缺陷引发高血糖紊乱为特征,故而寻找实现β细胞再生的途径是目前糖尿病治疗乃至糖尿病治愈的关键。间充质干细胞(Mesenchymal stem cells,MSCs)是一类具有无限自我复制能力和多向分化潜能的成体干细胞,其系统输注能够刺激胰腺再生,从而有效改善糖尿病高血糖紊乱且主要通过分泌效应发挥作用。前期研究发现,间充质干细胞条件培养基(Mesenchymal stem cells conditioned medium,MSC-CM)输注治疗糖尿病大鼠在短时间内能够引起受损胰腺组织中β细胞一定程度的再生,但是对糖尿病大鼠高血糖紊乱的改善能力有限,且具体的作用机制未明,值得深入探讨。此外,许多文献表明,MSCs经过一定条件的预处理,能够改变其分泌的基因谱,那么模拟糖尿病动物体内环境,对体外培养的MSCs进行一定浓度的葡萄糖预处理,是否能进一步提高MSCs治疗糖尿病的疗效,从而初步探索MSCs优化治疗的可能?在本实验中,我们通过单次大剂量(65mg/kg)腹腔注射链脲佐菌素(STZ)建立糖尿病动物模型,将提取的MSC-CM经10倍超滤浓缩后输注至糖尿病大鼠,根据糖尿病大鼠血清学指标变化趋势评估其胰岛功能的恢复情况,根据动物胰腺组织免疫荧光染色结果评估胰腺内β细胞的再生能力,并通过胰腺内细胞增殖指标的免疫荧光染色结果对β细胞再生的可能机制进行探讨。此外,我们模拟糖尿病动物体内高糖环境对UC-MSCs分别进行200mg/dl,250mg/dl,350mg/dl和450 mg/dl不同浓度葡萄糖预处理,检测细胞增殖状态,并于一定浓度葡萄糖预处理24h,48h,72h后检测衰老相关因子p16及生长因子VEGF、IGF-1、HGF、FGFs基因表达谱和蛋白含量的变化,以确定合适的预处理糖浓度及预处理时间,并将经高糖预处理的MSCs(HG-MSCs)输注至糖尿病大鼠,评估高糖预处理对MSCs治疗效果的提升,初步探索干细胞治疗优化的措施。实验发现:(1)超滤浓缩MSC-CM治疗糖尿病大鼠,在治疗早期(<7天)可明显改善糖尿病大鼠的高糖状态,促进血清胰岛素及C肽的分泌,并增加β细胞数量。细胞增殖指标的免疫荧光染色结果显示,MSCCM治疗早期(<7天)Insulin/ki67双阳细胞明显增多,提示β细胞增殖增加;(2)250mg/dl葡萄糖浓度对UC-MSCs预处理可明显降低衰老相关因子p16的表达,并上调FGF19和FGF21的基因水平,增加FGF19和FGF21的蛋白含量。与未经处理的干细胞相比,经250mg/dl葡萄糖预处理72h的MSCs能进一步改善糖尿病大鼠的高血糖紊乱,更有效促进胰岛功能的恢复。本实验证实,超滤浓缩MSC-CM输注糖尿病动物能够通过提高β细胞增殖率引起胰腺细胞再生而发挥治疗效应;当预处理葡萄糖浓度为250mg/dl,预处理时间为72h时,UC-MSCs衰老被抑制,分泌谱明显改善,进一步提升了UC-MSCs治疗糖尿病的疗效。本实验为MSCs治疗糖尿病提供了新的理论支持,通过高糖预处理优化MSCs为提高治疗糖尿病的疗效提供了一种新方式。