胰岛细胞转分化及相关转录因子的研究进展

胰岛α和β细胞共同作用于血糖调节。α细胞在低血糖的情况下能释放胰高血糖素来刺激肝脏糖异生。而β细胞在血糖升高时能释放胰岛素来刺激外周血糖的消耗。尽管它们在维持血糖稳态中起相反的作用,但α和β细胞来源于相同的祖细胞且拥有许多共同的感受血糖和促进激素释放的蛋白。近期研究结果表明在特定的实验环境下,α和β细胞之间能相互转化,说明二者之间具有相似性。这个发现揭示了成人胰岛出人意料的可塑性,给糖尿病β细胞的再生提供了新的治疗方法。本文主要论述建立和维持胰腺内分泌细胞特征性的转录因子网和这些转录因子如何促进胰岛细胞的转分化。     

T2DM胰岛β细胞去分化相关转录因子的研究进展

糖尿病是一种以高血糖为特征的代谢性疾病,其病因很复杂。目前关于糖尿病发病机制的研究更多地关注于胰岛β细胞去分化。多项研究证实,胰岛β细胞在高血糖状态下能够去分化为类似祖细胞的状态,而不是凋亡。本文综述了2型糖尿病患者发生胰岛β细胞去分化的相关研究进展,包括胰岛β细胞去分化的证据及去分化相关的转录因子和调节因子,这些发现有望阻止β细胞去分化或者促进去分化后的β细胞再分化,为2型糖尿病的治疗提供新的思路。     

胰岛β细胞发育相关转录因子研究进展

胰岛素是由胰岛β细胞分泌的,具有调节血糖浓度、促进合成代谢、调节细胞分化和生长发育的一种激素。胰岛素或者胰岛β细胞的绝对或相对不足,将导致糖尿病的发生。胰岛β细胞发育过程中有许多转录因子的参与,它们在胚胎β细胞的分化、发育、成熟以及正常功能维持等方面发挥了重要的作用。因此,探讨这些转录因子在胰岛β细胞发育中所起的作用对糖尿病的发病机制和治疗具有重要的意义。     

胰岛β细胞中碳水化合物反应元件结合蛋白的研究进展

碳水化合物反应元件结合蛋白(ChREBP)是调控糖酵解及脂肪生成基因表达的重要转录因子.近年来发现ChREBP在葡萄糖诱导的胰岛β细胞基因表达和功能调节中起重要作用.本文主要对胰岛β细胞中ChREBP介导靶基因的调控以及ChREBP异构体之间的相互调节进行了综述.     

大鼠胰岛α细胞及其分泌物对β细胞功能的影响

目的：探讨大鼠胰岛α细胞和胰高血糖素样肽1（GLP-1）对β细胞（INS-1细胞,即胰岛素瘤细胞）功能的影响,阐明α细胞与INS-1细胞混合移植对降糖效果影响的可能机制。方法：采用MTT法分析10%、20%和30%胰岛α细胞条件培养基和0.03、0.30、3.00和30.0 mg·L^-1 GLP-1作用下INS-1细胞的增殖能力;采用酶联免疫吸附试验（ELISA）检测10%、20%和30%胰岛α细胞、胰岛α细胞条件培养基和不同浓度GLP-1作用下INS-1细胞胰岛素释放水平;采用激光共聚焦显微镜分析高糖和GLP-1作用下INS-1细胞内Ca²⁺浓度;采用Western blotting法分析不同浓度的胰岛α细胞条件培养基和不同浓度GLP-1作用下胰岛素蛋白表达水平;将INS-1细胞、INS-1细胞与α细胞的混合物移植至糖尿病裸鼠左肾包膜下,监测血糖,观察肾脏形态,采用免疫组织化学法检测移植部位细胞中胰岛素和胰高血糖素水平。结果：与对照组比较,胰岛α细胞条件培养基和GLP-1均可促进INS-1细胞增殖和胰岛素释放（P < 0.05）。激光共聚焦显微镜分析,GLP-1可刺激INS-1细胞内Ca²⁺浓度升高（P < 0.05）。Western blotting法检测,与对照组比较,胰岛α细胞条件培养基和GLP-1作用下INS-1细胞中胰岛素蛋白表达水平差异无统计学意义（P > 0.05）。与移植前比较,糖尿病裸鼠肾包膜下移植INS-1细胞35d时血糖明显下降（P < 0.05）,甚至出现低血糖,移植部位明显肿胀;移植INS-1和α细胞混合物的糖尿病裸鼠血糖无明显变化（P > 0.05）,移植部位未见明显肿胀。免疫组织化学染色,移植INS-1细胞部位的组织既表达胰岛素又表达胰高血糖素。结论：胰岛α细胞及其分泌物可促进INS-1细胞增殖和胰岛素释放,但α细胞与INS-1细胞混合移植给糖尿病裸鼠可降低INS-1细胞移植的降糖效果,其机制可能与INS-1细胞既表达胰岛素基因又表达胰高血糖素基因有关。     

胰岛α细胞量在糖尿病发展过程中的变化及其机制

目的 探讨胰岛α细胞量随糖尿病发展的变化及其机制。方法 以多次低剂量链脲菌素诱导形成糖尿病小鼠,在糖尿病第4、12、20周时将其放血处死,并设同龄正常对照组。以Glucagon与Ki67,或BrdU、或Cleaved-Caspase 3、或TUNEL的免疫荧光双标检测胰岛α细胞量的变化、α细胞的增生和凋亡;以Glucagon、Neurogenin 3与MafA免疫荧光三标及Western blot检测胰岛α细胞的新生。结果 糖尿病发展期间胰岛α细胞量逐渐增加,与正常对照比较差异有统计学意义 （P<0.05）;期间胰岛α细胞并未发生明显增生和凋亡,但胰岛内出现了许多Neurogenin 3阳性细胞及Glucagon、Neurogenin 3、MafA共阳性细胞。结论 在糖尿病发展过程中胰岛α细胞量不断增加,其机制与α细胞新生密切相关。     

早期2型糖尿病肾病患者胰岛α、β细胞功能研究

目的：研究胰岛α、β细胞功能在早期2型糖尿病肾病患者中的变化及相关性。方法：选取2014年7月—2018年1月在南通市紫琅医院康复科住院的早期2型糖尿病肾病患者47例,作为观察组;同时选取不合并糖尿病肾病2型糖尿病患者50例,作为对照组。对两组患者进行口服葡萄糖耐量试验,比较各时间点血糖、胰岛素、C肽和胰高血糖素水平,并将各指标与早期糖尿病肾病进行相关性分析。结果：观察组与对照组在性别比、年龄、身高、体质量指数(body mass index, BMI)、腰臀比(waist-to-hip ratio, WHR)、低密度脂蛋白胆固醇(low-density lipoprotein cholesterol, LDL-C)、高密度脂蛋白胆固醇(high-density lipoprotein cholesterol, HDL-C)和糖化血红蛋白(hemoglobin A1c, HbA1c)方面比较差异均无统计学意义(均P>0.05);对照组病程、收缩压(systolic blood pressure, SBP)、舒张压(diastolic blood pressure, DBP)、总胆固醇(total cholesterol, TC)和三酰甘油(triglyceride, TG)水平均显著低于观察组(均P<0.05)。观察组患者口服葡萄糖耐量试验后各时间点的血糖和胰高血糖素显著高于对照组,C肽、胰岛素和C肽/胰高血糖素比值显著低于对照组(均P<0.05)。观察组患者的胰岛素抵抗稳态模型(homeostasis model assessment of insulin resistance, HOMA-IR)显著高于对照组(P<0.05)。Logistic多因素回归分析结果显示,糖尿病肾病的发生与性别和肥胖无关,与年龄、病程、高血压、高血脂、高血糖、胰岛α细胞功能异常、胰岛β细胞功能异常有相关性。结论：曲线下面积(area under curve, AUC)胰岛素、AUCC肽、AUC胰高血糖素、HOMA-IR是糖尿病肾病发生的危险因素,胰岛α、β细胞功能异常与糖尿病肾病发生和发展呈正相关。     

转录因子NF-kB在肿瘤坏死因子α介导的胰岛β细胞凋亡中的作用

目的 探讨肿瘤坏死因子(17NFα)是否可引起胰岛B细胞凋亡以及转录因子核因子kB(NF—kB)在TNFα诱导的β细胞凋亡中所起的作用。方法培养INS-1胰岛β细胞,采用DNA重组、转染和再感染技术获得可表达NF—kB的特异性抑制物：IkBα的突变体IkBα△N的INS-1／IkB△N细胞。应用DNA片段分析技术和kB—luc报告基因荧光分析技术观察NF—kB活性和β细胞的凋亡情况。结果IL—Iβ可诱导INS-1细胞的NF—kB激活,但在INS-1／IkB△N细胞则无此作用。将细胞与IL-1β(10μg/L)、TNFα(100μg/L)以及IFNγ(100000U／L)一道培养48h后显示,TFNFα与IFNγ合用可诱导INS-1细胞发生凋亡,而在INS-1／IkB△N细胞未见此现象。单用IL—Iβ或IFN-γ或IL—IB加IFNγ均未能诱导INS-1细胞凋亡。结论凋亡是TNFα导致B细胞死亡的方式之一,NF—kB在TNFα介导的β细胞凋亡中具有重要作用,抑制NF—kB激活可能保护β细胞免于TNFα诱导的凋亡。     

TGF-β1在低氧诱导肺动脉内皮细胞向平滑肌样细胞转分化中的作用

目的研究低氧条件下肺动脉内皮细胞（PAEC）向平滑肌样细胞的转分化及转化生长因子β1（TGF—β1）在此转分化过程中的作用。方法将经免疫磁珠法（用血小板内皮细胞粘附分子1做免疫分选标记）纯化后的原代肺动脉内皮细胞分别在常氧（含21％O2、5％CO2、74％N2）和低氧（含1％O2、5％CO2、94％N2）条件下培养1、4、7d，用核酸干扰法（RNAi）阻断TGF—β1的表达，用逆转录-聚合酶链式反应法（RT—PCR）和Western blot分别检测各组细胞TGF—β1 mRNA和蛋白的表达，并用免疫细胞化学法检测平滑肌细胞标志蛋白α-平滑肌肌动蛋白（α—SM—actin）的表达，结合形态学观察从而判定有无平滑肌样细胞的转分化。结果低氧可增加肺动脉内皮细胞TGF—β1 mRNA和蛋白的表达（P〈0．05），RNAi沉默TGF—β1基因表达后可明显降低其mRNA和蛋白含量（P〈0．05），随着低氧培养时间的延长，肺动脉内皮细胞转分化为平滑肌样细胞的比率逐渐增加（P〈0．05）；阻断TGF—β1表达后，平滑肌样细胞的转化率明显降低（P〈0．05）。结论肺动脉内皮中存在具有转分化为平滑肌样细胞潜能的细胞；低氧可明显促进转分化，TGF-β1在此转分化过程中起重要作用。     

昆明小鼠胰腺导管上皮细胞转分化为胰岛样细胞的实验研究

目的:培养小鼠胰腺导管上皮细胞并使之转分化为胰腺干细胞及胰岛样细胞,为胰岛移植治疗糖尿病提供细胞来源.方法:分离培养昆明小鼠胰腺导管上皮细胞,以添加有角化细胞生长因子(KGF)、肝细胞生长因子(HGF)和烟酰胺的DMEM/F12培养基培养,分别于光镜和电镜下观察细胞形态和超微结构的变化.采用细胞免疫化学染色检测第1天和16天时CK-19、PDX-1蛋白的表达,RT-PCR检测第1天和16天时胰岛素和胰高血糖素基因的表达,第21天行双硫腙染色试验及葡萄糖刺激的胰岛素释放试验.结果:培养第7～10 d,细胞快速增殖成鹅卵石样;培养第16～21 d,细胞逐渐聚集,最终形成胰岛样细胞团;培养第16 d,细胞超微结构的变化表明上皮细胞在向干细胞转分化.免疫化学染色显示,分离第1天,大部分细胞CK-19染色阳性,偶见PDX-1弱阳性细胞,第16天时,CK-19阳性细胞快速增殖形成细胞团,大部分细胞PDX-1染色阳性.RT-PCR显示培养第16天,细胞胰岛素和胰高血糖素表达较培养第1天明显增强(P<0.01).培养第21天,胰岛样细胞团更加成熟,双硫腙着色阳性,且在高糖(15 mmol/L)刺激下的胰岛素释放较低糖(5.6 mmol/L)刺激时增加了1.6倍(P<0.05).结论:小鼠胰腺导管上皮细胞在体外培养条件下可增殖,并具有干细胞潜能,可转分化为胰岛素分泌细胞.     

不同病程2型糖尿病患者胰岛α及β细胞功能评价

目的 了解不同病程2型糖尿病（T2DM）患者胰岛α、β细胞功能状况.方法 对283例T2DM患者（病程≤1年者40例,＞1年～≤5年者85例,＞5年～≤10年者90例,＞10年者68例）及30例正常对照者,行口服葡萄糖耐量试验（OGTT）及胰岛素、胰高糖素释放试验,比较各组间胰高糖素、胰高糖素/胰岛素比值等的变化,对胰高糖素行相关及回归性分析.结果 ①糖尿病组空腹及餐后各时相胰高糖素、胰高糖素/胰岛素比值及胰高糖素曲线下面积（AUC）,均高于正常对照者,且随病程延长各项指标相应升高,其中病程≤1年组0、30、60、120和180 min胰高糖素水平分别为[（71±20）、（106±36）、（143±54）、（133 ±68）和（87±55） ng/L],且随病程延长胰高糖素水平明显升高,病程＞10年组分别为[（80±19）、（125±36）、（167±47）、（178±64）和（129 ±65） ng/L].②不同病程T2DM患者间稳态模型胰岛素抵抗指数（HOMA-IR）及胰岛素敏感指数（ISI）差异无统计学意义,随病程延长,HOMA-β、糖负荷后30 min胰岛素和血糖净增值的比值（△I30/△G30）及胰岛素AUC均明显降低,差异有统计学意义（F值分别为3.75、3.77和3.07,均P＜0.05）,以△I30/△G30最明显.③多元逐步回归分析显示,胰高糖素与空腹血糖、血糖AUC呈正相关（t值分别为6.23、3.41,均P＜0.05）,与△I30/△G30呈负相关（t值为-2.13,P＜0.05）.结论 糖尿病早期在保护β细胞功能的同时应及早关注胰高糖素的调控,从而使血糖更易达标.     

小鼠骨髓间质干细胞向胰岛样细胞的转分化及其鉴定

目的:培养小鼠骨髓间质干细胞,使其转分化为胰岛素样细胞,为细胞移植治疗糖尿病提供细胞来源.方法:分离小鼠骨髓间质干细胞,以添加诱导剂DMSO的DMEM培养基培养,于光镜下观察细胞形态,RT-PCR及葡萄糖刺激的胰岛素释放试验检验诱导形成的胰岛的生理功能.结果:分离初大部分细胞呈圆形,10 d后细胞快速增殖成胰岛样细胞团,RT-PCR显示培养后细胞内胰岛素和胰高血糖素表达增强(P均＜0.01),对高糖刺激的胰岛素释放较低糖时增加(P＜0.01).结论:小鼠骨髓间质干细胞在体外培养条件下可增殖,并可转分化为有内分泌功能的胰岛样细胞.     

GSK-3β在高糖环境下足细胞转分化效应中的作用

目的 探讨糖原合成酶激酶3β(GSK-3β)在高糖环境下足细胞转分化效应中的作用.方法 用含不同浓度葡萄糖的1640培养基处理足细胞36 h ,采用Western blot与间接免疫荧光的方法检测足细胞表面标记蛋白nephrin、podocin和间充质细胞表型标志物α平滑肌肌动蛋白(α-SMA)、Fibronectin的表达 ;用 Transwell小室检测不同处理组足细胞清蛋白流入量的变化.用GSK-3β激酶检测试剂盒检测高糖环境下足细胞GSK-3β表达量及活性的变化 ;应用GSK-3βsiRNA干扰高糖组GSK-3β后检测足细胞表型及功能变化.结果 足细胞标记蛋白nephrin、podocin的蛋白表达水平随葡萄糖浓度的升高呈剂量依赖性下调(P＜0 .05) ,间充质标记蛋白α-SMA的表达水平随葡萄糖浓度的升高呈剂量依赖性上调(P＜0 .05);清蛋白流入量随葡萄糖浓度的升高呈剂量依赖性上调(P＜0 .05).高糖组足细胞GSK-3β表达量增多(P＜0 .05).GSK-3βsiRNA处理组与对照组相比足细胞表面标记蛋白nephrin、podocin表达量增多 ,间充质标记蛋白α-SM A表达减少.结论 足细胞在高糖环境下发生表型改变与功能受损 ;GSK-3β参与高糖环境下足细胞的转分化过程.     

Wnt/β-catenin信号通路在高糖诱导足细胞转分化中的作用机制研究

目的探讨Wnt/β-catenin信号通路在高糖诱导的足细胞转分化中的作用机制。方法收集原代培养的大鼠足细胞,设置正常糖组(D-葡萄糖5 mmol/L)、高糖组(D-葡萄糖15 mmol/L、30 mmol/L)、高渗对照组(甘露醇25 mmol/L+D-葡萄糖5 mmol/L)。观察细胞形态并采用间接免疫荧光法检测nephrin和Wt-1的表达;免疫印迹半定量检测nephrin、α-SMA、活化β-catenin及Wnt-1的表达。结果 nephrin以颗粒状及线状表达于足细胞胞膜、胞质及胞核周围,Wt-1表达于胞核。48 h后,正常糖组nephrin相对表达量为(0.967±0.065),15 mmol/L高糖组为(0.771±0.068),30 mmol/L高糖组为(0.112±0.042),高渗对照组为(1.096±0.104),差异有统计学意义(F=106.848,P=0.000);正常糖组α-SMA相对表达量为(0.360±0.023),15 mmol/L高糖组为(0.430±0.008),30 mmol/L高糖组为(0.524±0.040),高渗对照组为(0.320±0.030),差异有统计学意义(F=18.149,P=0.001)。高糖作用12 h后,足细胞Wnt-1及活化β-catenin表达开始升高,24 h时达到高峰。DKK1有助于增加高糖诱导的nephrin的表达,降低α-SMA的表达。结论高糖可诱导足细胞发生表型转化,而Wnt/β-catenin信号通路可能参与了高糖诱导的足细胞表型转化。     

Foxa2基因突变对2型糖尿病胰岛素抵抗和胰腺β细胞功能的影响

目的 探讨2型糖尿病患者翼螺旋转录因子叉头框A2(Foxa2)基因突变与胰岛素抵抗和胰岛β细胞功能的影响,分析其之间的关系.方法 选取2型糖尿病患者70例为观察组,健康体检者50例为对照组,两组患者人选后给予75g葡萄糖耐量试验,观察两组患者胰岛素抵抗及胰岛β细胞功能情况,对观察组患者进行Foxa2基因检测,利用DNAStar 4.0软件将所有PCR扩增产物测序,并与GenBank提供的启动子和外显子序列进行比对分析,观察比较Foxa2基因突变者与未突变者胰岛β细胞功能差异情况.结果 观察组患者Homa-IR为5.81±3.59,高于对照组的2.61±1.28,差异有统计学意义(P ＜ 0.05).IAI、Homa-β、△I30/△G30、MBCI、DI分别为0.01±0.01、101.48±84.15、4.03±3.25、8.54±4.16和21.13±11.35,均低于对照组,差异均有统计学意义(P ＜ 0.05).观察组患者经Foxa2基因检测见突变者总计55例(78.6％),Foxa2基因存在突变者Homa-IR高于未突变者,而IAI、Homa-β、MBCI低于对照组,差异有统计学意义(P ＜ 0.05).结论 2型糖尿病患者Foxa2基因突变与其胰岛素抵抗和胰岛β细胞功能减退有关.     

α-硫辛酸对初诊2型糖尿病胰岛β细胞功能的改善作用

目的：探讨α-硫辛酸对初诊2型糖尿病患者胰岛β细胞功能的改善作用。方法：选择24例糖化血红蛋白（HbA1c）>8.5%的初诊2型糖尿病患者,随机分为观察组12例和对照组12例。两组均在生活方式治疗的基础上予以2周的门冬胰岛素30治疗,观察组同时予以α-硫辛酸600mg/d静滴。采用胰岛素分泌敏感性指数-2（ISSI-2）评估整体胰岛β细胞功能,血清8-异前列腺素（8-isoPG）评估氧化应激水平,比较治疗前后ISSI-2、8-isoPG的变化。结果：治疗后两组ISSI-2较治疗前明显增高,8-isoPG较治疗前明显降低,差异均有统计学意义（P<0.05）;治疗后观察组ISSI-2高于对照组,8-isoPG低于对照组,胰岛素少于对照组,差异均有统计学意义（P<0.05）。结论：α-硫辛酸可能通过改善胰岛β细胞的氧化应激状态,改善初诊2型糖尿病患者胰岛β细胞功能。     

血糖波动大鼠核因子кB的变化及其对胰岛β细胞凋亡的作用

目的 观察血糖波动对在体大鼠胰岛β细胞凋亡的影响以及核因子(NF)-кB在其中的作用.方法 通过高脂饲料及注射小剂量链脲佐菌素(STZ)20mg/kg的方法制造糖尿病(DM)大鼠模型,小剂量高糖(25%的葡萄糖溶液10mg/g体重)每日3次腹腔注射制造持续高糖(SHG)组模型,在SHG组基础上高糖注射后0.5h皮下注射诺和锐1U/100g,造成每日血糖波动3次的血糖波动(IHG)大鼠模型.根据血糖、血糖波动分正常(N)组、DM组、SHG组、IHG组4组.实验14d结束并检测胰腺组织氧化应激指标丙二醛(MDA)、超氧化物歧化酶(SOD),酶标记免疫吸附测定(ELISA)方法检测炎症指标肿瘤坏死因子(TNF)-α、环氧酶(COX)-2以及凋亡基因Bax、Bcl-2,NF-кB等.原位末端转移酶标记技术(TUNEL)法观察胰岛细胞凋亡指数.结果 DM组、SHG组、IHG组较N组MDA 、TNF-α、COX-2、Bax含量升高,SOD、Bcl-2含量减少,NF-кB含量升高,胰岛细胞凋亡指数增多.与DM组比较,SHG组和IHG组MDA、Bax、NF-кB含量升高以及胰岛细胞凋亡指数升高.与SHG组比较,IHG组NF-кB含量最高、Bcl-2/Bax值最低,胰岛细胞凋亡指数最高.偏相关分析提示,Bcl-2/Bax与NF-κB之间具有相关性(r=-0.239,P＜0.05).结论 血糖波动明显增加β胰岛细胞凋亡,可能与血糖波动增加氧化应激、炎症反应,激活并放大了NF-кB活性,NF-кB通过调节炎症及下游凋亡基因而促进胰岛细胞凋亡.     

保护修复胰岛β细胞药物研究进展

胰岛素抵抗和β细胞功能障碍是2型糖尿病发病的两大主要机制,胰岛β细胞功能障碍是2型糖尿病发病的核心,因此保护和恢复胰岛β细胞功能成为治疗2型糖尿病的关键,目前发现许多西药及中药多种活性成分具有保护修复胰岛细胞的作用。     

细胞转分化检测技术及应用

细胞究竟发生了转分化还是发生了融合,曾经倍受争议。随着检测手段的进步,转分化正逐渐被人们认同。在细胞转分化的研究中,有关转分化的检测技术至关重要。本文就目前其主要检测技术及相关内容作一综述。