Wip1在间充质干细胞治疗小鼠1型糖尿病模型中的功能研究

来源 :天津医科大学 | 被引量 : 1次 | 上传用户:wsf3344
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目的:利用小鼠1型糖尿病(type 1 diabetes,T1D)模型,探讨Wip1在间充质干细胞(mesenchymal stem cells,MSCs)治疗T1D中的调控作用和Wip1缺失对MSCs免疫调节能力的影响,阐明MSCs治疗T1D的机制,为MSCs的临床应用提供理论与实验依据。方法:1.小鼠T1D模型的建立。分别对小鼠给予连续小剂量腹腔注射链脲佐菌素(streptozotocin,STZ)建立缓慢模型(slow-type model)或单次大剂量腹腔注射链脲佐菌素建立快速模型(fast-type model)。比较两种模型小鼠的血糖变化、体重改变、生存状态及胰岛病理学改变,选择最佳建模方法。2.分离培养Wip1野生型(Wip1+/+)MSCs和Wip1缺失型(Wip1-/-)MSCs。取1周龄乳鼠鼠尾提取基因组DNA,行Wip1基因型鉴定,分别从Wip1+/+和Wip1-/-小鼠的骨实质组织提取并培养MSCs;倒置显微镜下观察细胞形态,流式细胞术检测MSCs细胞表型;诱导MSCs向成脂肪细胞和成骨细胞分化,通过油红O染色法检测MSCs的成脂分化能力,碱性磷酸酶染色法检测MSCs的成骨分化能力。3.Wip1在MSCs治疗小鼠T1D中的作用。建立小鼠T1D模型,并给予Wip1+/+MSCs或Wip1-/-MSCs治疗。通过监测随机血糖变化;HE染色和胰岛素免疫组化染色检测胰岛病理改变情况;流式细胞术和RT-PCR检测脾脏T细胞亚群与炎性因子的表达差异;HE染色、Masson染色、PASM染色和RT-PCR检测肾脏病变程度,比较Wip1+/+MSCs与Wip1-/-MSCs对小鼠T1D模型治疗效果的差异。4.Wip1调控MSCs免疫调节功能的作用机制。对T1D模型小鼠分别输注荧光标记的Wip1+/+MSCs和Wip1-/-MSCs,分别于第3天和第7天收取小鼠脾脏,病理组织切片法结合免疫荧光细胞计数检测MSCs的归巢能力,RT-PCR检测脾淋巴细胞内Notch1与Hes1的表达水平;并通过免疫组织化学法检测NICD的活化情况;同时在体外将DC分别与Wip1+/+MSCs或Wip1-/-MSCs共培养,检测MSCs对DC成熟及DC内Notch1及Hes1表达水平的影响。结果:1、两种模型建立的实验结果表明,缓慢模型与快速模型的小鼠胰岛组织均受到明显破坏,表现为胰岛β细胞减少,血糖上升。但是缓慢模型组小鼠的体重下降较缓慢,血糖呈现逐步上升趋势,建模后8周内总死亡率为10%;而快速模型组小鼠体重下降迅速,建模早期血糖急剧上升,建模后8周内总死亡率为35%。缓慢模型血糖变化符合不接受干预的临床患者血糖变化规律,同时可避免因高死亡率造成的实验结果偏差,因此,本研究选用小鼠T1D缓慢建模法。2、利用骨片分离法分离获得Wip1+/+MSCs与Wip1-/-MSCs,细胞形态呈长梭形,传至3代后Wip1-/-MSCs的生长速度显著低于Wip1+/+MSCs;流式细胞术检测两种MSCs细胞表型,结果显示,均高表达CD29、Sca-1及CD90;不表达CD11b、CD34、CD45、CD31及MHCII;其中Wip1-/-MSCs向脂肪细胞诱导分化后,脂滴的大小、密度较Wip1+/+MSCs更小更细;向成骨细胞诱导分化后,Wip1-/-MSCs的碱性磷酸酶活性也低于Wip1+/+MSCs。3、将Wip1+/+MSCs与Wip1-/-MSCs分别输注小鼠T1D模型,结果表明,Wip1-/-MSCs较Wip1+/+MSCs抑制血糖升高和保护胰岛β细胞的能力均减弱,且降低Th1/Th2比值、下调炎性因子IFN-γ、TNF-α的表达以及上调IL-4、IL-10、IL-17、Foxp3表达的能力亦显著低于Wip1+/+MSCs。Wip1-/-MSCs治疗组的肾脏器官中TGF-β1/SMAD通路激活水平明显高于Wip1+/+MSCs治疗组,I型胶原纤维的表达水平高,Masson染色显示肾小球纤维化增多;同时PASM染色显示Wip1-/-MSCs治疗组小鼠肾小球系膜基质含量多于Wip1+/+MSCs治疗组。4、Wip1缺失对MSCs归巢能力影响的研究结果表明,输注Wip1+/+MSCs与Wip1-/-MSCs治疗T1D模型鼠,第3d或第7d归巢至脾脏的细胞数均无统计学差异;Wip1+/+MSCs治疗组脾细胞Notch1活化片段NICD含量高于Wip1-/-MSCs治疗组,且Wip1+/+MSCs治疗组脾细胞中Notch1和Hes1的mRNA表达水平也显著高于Wip1-/-MSCs治疗组;进一步,将DC与Wip1+/+MSCs或Wip1-/-MSCs体外共培养,发现Wip1-/-MSCs促进DC内Notch信号通路活化的能力减弱。结论:Wip1缺失导致MSCs分化能力下降,Wip1-/-MSCs保护胰岛功能,恢复T1D小鼠免疫平衡,缓解糖尿病肾脏病变的能力均弱于Wip1+/+MSCs,这可能与Wip1缺失抑制了MSCs激活免疫细胞内Notch1/Hes1信号通路的能力,不能有效改善T1D的免疫状态有关。
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