间充质干细胞条件培养基改善缺氧损伤以保护胰岛移植物功能

摘要

目的：胰岛移植是根治1型糖尿病(type 1 diabetes mellitus,T1DM)最有潜力的方法，但移植后移植物早期缺氧死亡会阻碍其治疗的成功。增强胰岛细胞对缺氧的抵抗和在移植再血管化前减轻缺氧损伤对提高胰岛移植疗效具有重要意义。间充质干细胞(mesenchymal stem cell,MSC)可通过旁分泌的形式调节免疫应答及缺氧损伤。本研究旨在通过MSC-条件培养基(conditioned medium,CM)预处理胰岛细胞增强细胞对缺氧环境的耐受，验证其对保护胰岛移植物功能的作用。方法：在1%氧气浓度的缺氧条件下培养MIN6细胞，于不同时间点进行AO/PI染色，通过荧光显微镜观察其存活情况。于正常氧及缺氧条件下用含不同浓度MSC-CM培养MIN6细胞，在不同时间点采用流式细胞术Annexin/PI检测存活率，葡萄糖刺激实验检测其胰岛素分泌能力。构建NCG T1DM小鼠模型，提取BALB/c小鼠胰岛细胞，与MSC-CM共孵育24 h后，将胰岛细胞移植到NCG T1DM小鼠肾包膜下，监测小鼠的体重和血糖，采用糖耐量试验检测移植物功能，通过HE染色和胰岛素免疫组织化学观察移植物的存活情况。结果：缺氧条件下随着缺氧时间延长MIN6细胞死亡数目增多，流式细胞术显示缺氧48 h后MIN6细胞的存活率显著低于常氧组[(68.07±7.90)%vs(94.57±2.12)%,P<0.01]。MSC-CM处理后可恢复缺氧条件下受影响的MIN6细胞的胰岛素分泌功能，葡萄糖刺激指数(stimulation index,SI)从1.43±0.06上升至1.77±0.02(P<0.001)。缺氧条件下，10%和20%的MSCCM均能有效改善缺氧带来的细胞损伤，而30%的MSC-CM效果较弱，高糖刺激实验检测MIN6细胞功能趋势与存活率一致。10%的MSC-CM预处理小鼠原代胰岛细胞肾包膜下移植至T1DM小鼠，术后5 d小鼠血糖持续下降，HE染色和胰岛素免疫组织化学观察MSC-CM组胰岛细胞具有更完整的形态和更高的胰岛素分泌，糖耐量试验显示移植物功能更佳。结论：缺氧明显降低MIN6细胞的存活率和抑制其分泌胰岛素的功能，而MSC-CM能明显改善缺氧造成的细胞死亡及功能减退，并在T1DM小鼠移植模型中具有对胰岛移植物功能的保护作用。

关键词

胰岛移植 / 间充质干细胞 / 缺氧损伤

基金资助

国家自然科学基金(82272102); 湖南省重大科技攻关项目(2023ZJ1100)