体外诱导骨髓源间充质干细胞分化为胰岛样结构的初步探讨

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^户曲産种乂#GuanxiMedicalUniversitgy学号:201120015XV^^ICA^硕±学位论文-..Vr-体外诱导骨髓源间充质干细胞分化’兴膜岛样结构的初步探讨吴丽情导师姓名:陈维平专业名称:人体解剖与组织化胎学申请学位类型:学术学位答辩委员会主席:李中华答辩委员会委员:谢小薰谢丹尼何少健莫发荣二〇—五年五月 原剑巧声明本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。据我所知,除了文中特别加L乂标注和致谢的地方外,论文中不包含其他人己经发表或撰写过的研究成果,也不包含获得广西医科大学或其他教育机构的学位或证书使用过的材料一。与我同工作的同志对本研究所做的任何贡献均&在论文中作了明确的说明并表示谢意。学位论文作者签名:秦厮殘签字日期W许&月曰7学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定,即:在校期间论文的知识产权属广西医科大学。学校有权保存论文的电子和纸质文档,可L乂借阅或上网公布本论文的部分或全部内容,可L乂采用影印、复印或其它手段保存、汇编本论文,学校可L乂向国家有关机关或机构送交论文的电子和纸质文档,允许论文被查閑和借阅。同意广西医科大学可LX用不同方式在不同媒体上发表、传播学位论文的全部或部分内容。保密论文在解密后遵守此规定。学位论文作者签《:^贏术i导师签字 ̄曰*签字期:7〇15年6月3曰签字曰年月曰I^ 个人简历基本情况姓名:吴丽情性别:女民族:汉族出生年月:1987.8籍贯;江西政治面貌;党员学习工作经历2005-.920106.广西中医药大学本科2011-.92015.6广西医科大学研究生研究生期间科研经历201-1.92015.6体外诱导骨髓源间充质干细胞分化为膜岛样结构的初步探讨由广西自然科学基金(2012GXNSFAA053126)资助本人参与实验20-11.92013.6定向诱导间充质干细胞向也化细胞方向分化过程中Nkx2.5的表达由广西自然科学基金12GXNSFAA053126)(20资助本人参与实验 目录一、英文缩略词1二、中文摘要2H、英文摘要4四、论文61前582材料与方法83结果264讨295誠406存在问题与展望417附?42五、参考文献49六、综述部分54E文54参考文献65心致谢70八、攻读学位期间发表的学术论文714 体外语导晉髓源间充质干细胞分化为膜岛样结构的初步探讨20。届硕±学位论文英文缩略词英文缩写英文全称中文全称ALPalkalinehoshatasepp碱性磯酸酶。_bonemarrowmesenchymalstemBMMSCs骨髓源间充质干细胞66Us’’DulbeccosmodifiedEaglesDMEMD氏改良Eagle培养基mediumDTZDiphenylthiocarbazone双硫腺DMSODimethlsulfoxide二甲y基亚讽EPeppendorf微量离也管FBSFetalbovineserum胎牛血清4--d--(2Hyroxyethy)1h。Jepes./艺基派嗦乙橫酸钢^p巧erazmeethanesulfoniG---3isobutl1metanthne---旧MXyhylxi3异了基1甲基黄嘿岭S化osphatebuffereds址ne憐酸盐缓冲鞭PCRPolmeraseChainReaction聚合酶链反应y漠化乙钻EBEthidiumbromidePSCPancreasstemcell膜腺干细胞1 体夕悔导骨髓源间充质干细胞分化为膜岛样结构的初步探讨20。届硕±学位论文体外诱导骨髓源间充质干细胞分化为膜岛样结构的初步探讨摘要BM-MSCs目的;探讨诱导跨胚层分化为膜岛样结构的方法;探究诱导BM-MSCs分化为膜岛样结构的可行性,并初步建立相关的实验室技术方法。-方法:优化BMMSCs的培养体系,建立骨髓源间充质干细胞系;选用第二BM-MSCs1l:I尼克醜胺组0%FBSOmM尼克醜代分两组诱导,含、胺的DMEMBM-MSC高糖液培养sII:;膜腺组织裂解液组用膜聪组织裂解液配-s。2制条件培养液培养BMMSC诱导个月,观察细胞形态变化,诱导后民T-PC民检insulinW双硫踪染色对细胞团进行初步鉴定,;测基因的表达膜岛素免疫组织化学染色方法检测细胞团内膜岛素阳性细胞;Mallory染色区分细胞团内不同膜岛细胞。BM-MSCs。结果:集落分布,单个大核,折光透亮在连续诱导培养过程l中:Od出19d,①尼克酷胺组诱导现细胞聚集;诱导聚集的细胞增多形成细胞团;诱导的细胞团表面未有被膜包裹;DTZ染色可见细胞团中央部-sulinallo分染成栋红色,民TPC民证明诱导细胞in基因表达;M巧染色仅见1细胞团内淡黄色的类目细胞。②膜腺组织裂解液组:诱导3d细胞成团;诱导47d形成有被膜包裹的细胞团。DTZ染色可见细胞团染色,其中大部-分呈掠红色,部分成猩红色;民TPC民证明诱导细胞insulin基因表达,免疫组织化学染色可见踪色的膜岛素阳性细胞,Mallory染色可见细胞团周围呈黄色的类a-目细胞及中央呈红色的类细胞。结论:适宜条件下iBMMSCs可跨胚层分化形成族岛样结构。膜腺组织裂解液能更好的模拟微环2 体外语导膏髓源间充质干细胞分化为膜岛样结构的初步探讨20。届硕±学位洽文境-MSCs形a,诱导BM成由类细胞与类P细胞组成的,且有被膜包裹的膜岛样结构。关键词:骨髓源间充质干细胞、尼克醜胺、膜腺组织裂解液3 体外诱导骨髓源间充质干细胞分化为膜岛样结构的巧步探讨20"届硕±学位洽文PRELIMINARYSTUDYOFINDUCTIONANDDIFFERENTIATIONOFBONEMARROWMESENCHYMAL-LIKESTEMCELLSINTOISLETSTRUCTUREINVITROABSTRACT-MSCsdObective:ToexlorethemethodofinducinBMifferentiationintojpg--isletlikestructure.ToexplorethefeasibilityofinducingBMMSCsstemcellst-intoislelikestructureandreliminarilestablishedtherelevantlaborator,pyy化chnoloandme也ods.gy化e-Method:Adoptingme化odofnaturalsedimentatio打tosearateBMMSCspfrombonemallowthencultivateceUswiththeme化odof山fferentialadherent,culturehei-MSCswasseintotwoii.TsecondarygeneratonBMparatednductonrous;nicotinamiderouandancreatictissuelsaterou.Withtwomonthsgpgppygpof化erocedureofinductionObservationandcomarationthemorholoicalp,ppgchanesbetweenthetworous.DTZstaininwasusedtoreliminarilggpgpyi-iwidentfytheancreaticisletlikecellclusters.Theexressonofinsulineneasppgde-terminedb民TPC民.Immunohistochemistrstaininwasusedt;odel;ectyygi--whe也ernsulinpositivecellswereexistedin化eisletlikestructure.And-Malloiystaininwasused化identiekindsofancreaticisletlikecellgfy也pclusters.Rusult:Weobtainedthesamefeatherofmesenchmalstemcellswithsinleyglarenuclearandrefractionshininbrilliantl.After化erocedureofinductionggyp,4 体外诱导賈髓源间充质干细胞分化为膜皂样结构的初步探讨20。届硕±学位论文inthenicotinamiderouafterinductionoflOdasthestemcellsbeantogp,y,gather.After19dasinductio打化enumberofcellareationwasincreasedgy,ggg,化estemcellformedcellclusters.And化ecelldusterswerenotackaedofpgcapsule.InthecentreofcellclusterDTZstainingwasbrownred,theresultof-dinediiRTPC民etermtheexressonofinsulinmRNAofnducedstemcellsandp,Mallorstaininwasfaintellow.Whileintheancreatictissuelsaterouygypygp,after31dasinductiontheinducedstemcellsformedcellclustersafter47dasy,,yinductionthecellclusterswereackedwithcasule.Theformedcellclusters,ppDTZsta-ininwasindinmostartoftheisletlikestructurewasinbrownredgyg,p,-asmallartwasinscarlet.Theresultof民TPC民determinedtheCxressionofpipinsulinmRNAofinducedstemcells.Withimmunohistochemistrstainintheyg,-tisletlikecluserswasinbrown.WhileafterMallorstaininthestructuresareyg,dre巧edintotwodifferentcolour,inthecentreofthestructuresarered,peripheryofthestructuresarefaintellow.y-MSCscou-Conclusion;TheBMlddifferentiateintoisletlikestructuresunderaroriatecon姐tioni打vitro.Theancreatictissuelsateimitatedtheppppymicroenvironmentofpancreas,bonemarrowmesenchymalstemcellswere-wh-induceddifferentiationintoisletlikestructuresichcontainedalikecellin,-w化ecenterof化estructureand目likecellsurroundinof化estructuresi化g,completecas山e.pKEYWORDS;bonemarrowmesenchmalsbmcellsnicotinamidey;;ancreatictissuelsatepy;5 体外语导骨髓源间充质干细胞分化为膜岛样结构的初步探讨20。届硕±学位论文W—I—刖吕糖尿病是威胁人类生命健康的重要疾病,其发病率逐年上升,在发达?国家糖尿病可达到2%日%,且呈现年轻化,在我国糖尿病患病率己呈较高水平,与中等发达国家的水平相当。糖尿病患者由于自身免疫系统损坏了膜岛目细胞(I型)或者由于膜岛素抵抗(II型),使机体不能有效利用葡萄糖一,从而导致系列并发症产生,是糖尿病的主要死亡原因。目前治疗糖尿病的方法是口服降糖药及注射膜岛素,但血糖控制并不理想,常出现。低血糖症状或血糖偏局的情况为持续有效的控制血糖,减少并发症及提高生活质量,寻找朕岛替代治巧是组织王程在治疗糖尿病的新方法,即通过体外诱导干细胞形成膜岛素分泌功能的细胞W代偿机体内目细胞不足或’。功能受损干细胞的来源主耍有胜胎干细胞,及脉带血、Whartons胶冻及其他的成体组织等获得的多能干细胞。(BM-MSCs)作为中胚层来源的多骨髓间充质干细胞能干细胞,是存在于骨髓中的非造血干细胞,具有自身储备、易获取的优势;而且能稳一、定扩增、多系分化、具有高度分化潜能,在定的环境条件下可向内中-MSCs、外H个不同胚层分化。BM既可W避免胚胎干细胞的伦理道德问题-MSCs能够避免资源可巧局限性及同种异体移;同时自体来源的BM。植排斥反应;是体外获得功能膜岛的最具发展前景的种子细胞2003年Wlanus等首次证实了大鼠来源的BM-MSCs可分化为分泌膜岛素的细胞,而存在W往干细胞诱导分化的同样问题,如分化效能低、诱导后细胞膜岛素释放水平低。通过多能干细胞获得具有分泌膜岛素功能的细胞已被广泛研究,但诱""导方法尚未统一,且诱导条件尚不成熟,微环境诱导学说指出,决定干细胞分化的转录因子及启动因子可能存在于干细胞生存的微环境中,""、即干细胞盡中,包括壁盡细胞细胞外基质和来源于壁盡细胞的可溶性因子等,在特定的微环境中MSCs通过与其他细胞、细胞基质及各种细6 体外语导骨跑源间充质干细胞分化为膜岛样结构的初步探巧20。届硕±学位论文胞因子、激素的相互作用,引起调控干细胞分化的某些关键基因表达。化学试剂诱导是体外模拟膜腺发育过程中所需的营养因子,Zhang等阶段性化学因子诱导方法体外诱导胎儿BM-MSCs分化形成膜岛素分泌细W胞。Xu等在生长因子的基础上添加提取的膜腺组织裂解液,提高了糖尿病鼠体内膜岛素释放量,指出了膜腺组织裂解液可能通过旁分泌途径释放细胞因子作用的结果。本实验在课题组研究的基础上-MSCs跨,探讨BM胚层分化为膜岛样结构的方法-MSCs分化;采用巧克酷胺定向诱导方法,BM形成了膜岛素分泌细胞,未形成膜岛样结构;使用异种来源的兔膜腺组织裂解液,体外诱导BM-MSCs分化形成了由类a及类目两种膀岛细胞组成及表面有被膜,包裹的膜岛样结构-MSCs跨胚层分化为膜岛结构的形。初步探讨了BM态变化特点,为体外获得膜岛样结构提供实验依据,初步建立了相关的实验室技术方法。7 体外巧导育髓I间充质干细胞分化为膜岛样结构的初步探讨20。届硕货位论文材料与方法1.实验材料1.1实验动巧一SPF(secificathoen-free无特定病原菌SD)级ppg,周龄乳鼠,购自广西医科大学实验动物中也。1.2主要试剂1.2.1DMEM培养基(低糖、高糖)WISENT公司1.2.2FBSWISENT公司1.2.3PBS粉剂Solarbio1.2.4青霉素华北制药1.2.5链霉素山东鲁抗1.2.6HEPESSolarbio1.2.70.巧%膀酶WISENT公司1.2.84%多聚甲酵Solarbio1.2.9地塞米松Sigma1.2.10维生素CSigma-1.么11P甘油磯酸钢Sigma1.2.12异了基甲基黄嚷岭Si卵a日1.2.3引哄美辛Sigma1.2.14膜岛素Sigma1.2.15DNAmarker上海invitroeng公司1.2.165XTBE电泳缓冲液上海生物工程1.2.17PCR引物序列内参-ac:0tin--上游引物:5TCTACAATGAGCTGCGTGTG38 体外诱导骨髓源间充质干细胞分化为膜岛样结构的初步探讨20。届硕±学位论文5--下游引物:AGCTGTAGCCACGCTCGGTC3扩增片段长度为330bpinsulin:--上游引物;5TCAGAGACCATCAGCAAGCAG3-GTCTGA-下游引物;5AGGTCCCCCGGGCT3扩增片段长度为26化p上引物由上海invitroen公司合成。g1.2.18逆转录试剂盒Takara1.2.19抗;即用型鼠抗人族岛素单克隆抗体武汉博±德-1.2.20生物素链霉卵白素免疫组化检测试剂盒中杉金桥试剂;3%&〇去离子水2A-试剂;封闭液正常H羊血清工作液试剂B:二抗工作液(IgG/Bio)-A/HRP试剂C:辣根酶标记的链霉素卵白素工作液(S)1.2.21DAB显色试剂盒福州迈新试剂A;DAB缓冲液(20X)X试剂B;DAB底物(20)试剂C;DAB色原(20X)1.2.22碱性磯酸酶试剂盒南京建成1.2.23盐酸、乙醇、二甲苯、异丙醇、中性树胶国产分析纯试剂1.3实验主要仪器设备1-.3.1HFsafe超净工作台上海1.3.2C〇2恒湿培养箱孔eraioForma1.3.3倒置相差显微镜Olympus1.3.4台式离也化北京医用离也机厂1.3.5冰箱青岛海尔9 体外诱导骨髓源间充质干细胞分化为膜岛样结构的巧步探讨20。届硕±学位论文1.3.6低湿高速离必机Smaig1.3.7高压灭茜消毒锅TOMY1.3.8PCRBIOMETRA基因扩增仪1.3.9UVI凝胶成像分析系统Olympus1.3.10可见分光光度计上海-1.3.11TS2型脱色摇床江苏1.3.12电泳仪、电泳槽北京1.3.13超纯水仪器Millipore1.3.141000、200、100、2.5叫微量加样枪Eppendorf1.3.巧精密电子天平常熟双杰测试仪器厂1.3.16电热蒸馈水器上海亚荣生化1.3.17玻璃匀浆管上海1.3.18眼科剪、解剖剪、显微剪、有齿摄等苏州医疗1.3.巧电热恒温水浴锅上海-1.3.20隔水式电热37C恒温培养箱上海1.4试剂配制1.4.1PBS缓冲液’PBS一00ml4取粉剂袋,5H蒸水充分溶解,C冰箱储备。使用前用H蒸水1:3比例稀释,窩压灭菌后使用。1.4.2青霉素液配制青霉素针剂1支(80万U),溶解于80ml生理盐水,配成浓度为1ml的EP管中-U/ml的浓缩液,分装入1,每只1ml2CTC万,保存。使用前常温解冻,终浓度为:lOOU/ml。1.4.3链霉素液配制10 体外巧导#§IM司觸干细胞々化为廣窜样瓣的初步騰20。屆硕±学位论文链霉素针剂1支(l.Og)100ml的生理盐水,配,溶解于成浓度为‘-10L的浓缩液至1.5mlml20Cg/,分装的EP管,每只1,保存备用。使用前常湿解冻,终浓度为;O.lg/L。1.4.4HEPES配制液其分子量为238.31,称取23.83g粉剂溶解于100ml已离巧的无菌H蒸水中,配成浓度为lOOmmol/L的浓缩蔽0.22um滤器过滤后,分装入-1.5ml的郎管中,2(rC保存备用。使用终浓度为lOimnol/L。1.4.5WISENT胎牛血清°-4-进口原装胎牛血清C解冻后,直接分装至10ml小青瓶,2(TC冰箱保存,使用前常温解冻。1-.4.6低糖DMEMaDMEM)基础培养基维森特500ml原装进口培养基,超净工作台内紫外光线照射Ih,分别°分装到100ml圆瓶内,每瓶约90ml,4C冰箱保存备用。1.4.75%FBS的DMEM培养液(低糖)配制L-DMEM92ml培养基FBS5ml一mm方U/l青霉素1llOg/ml链霉素1mllmol/1HEPES浓缩液1ml’’4C冰箱储存。使用前,水浴温箱内37C复温后使用。1.4.85%FBS的DMEM培养液(高糖)配制H-DMEM基92ml培养FBS5ml一mm万U/l青霉素1llOg/ml链霉素1mllmol/1HEPES浓缩液1ml11 体外诱导晉髓源间充质干细胞分化为膜岛样结构的巧步探讨20。届硕掛位论文°-4C冰箱储存;使用前,水浴湿箱内37C复温后使用。=1.4.9膜酶;PBS1:1配制°口-维森特原装进0.25%膜酶100ml,4C冰箱解冻后,W膜酶:‘PBS=m-1:1体积比稀释,分装至1.5ml邸管中,每只1l,20C冰箱保存备用;使用前常温解冻。'1.4.10尼克醜胺的配制其分子量为122.13,称取12.213g尼克醜胺溶解于100ml的H蒸水,配成浓度为Imol/L的浓缩液,0.22Um滤器过滤后,分装入1.5ml的EP一管中,每只lml2(TC保存备用。使用终浓度为lOmmol/L。,1.4.11双硫腺储存液(lOmg/ml)称取4mg双硫腺溶于4ml二甲基亚讽(DMSO)配成储存液,混匀后-.SmlEP管中,每只1ml2(TC储存备用。分装至l;使用前,用PBS1:100稀释,现配现用。--1.4.12焰红甲苯胺蓝橘黄G混合液首先称取2.5g磯锥酸充分溶解于100mlH蒸水中,后再依次加入一2一一.5甲苯胺蓝、2.5G、4.O红gg枯黄g焰;般等种染料溶解后加后°种,混匀后4C冰箱储存备用。1:00.4.1311稀释的膜岛素抗体取11的膜岛素抗体原液与100叫的PBS混匀稀释,现配现用。1.4.14成骨诱导剂配制:-8(1)l〇mol/l地塞米松:分子量392.46lOOm1ml无水乙醇后,g溶于稀释于lOOmlH蒸水中,此时浓度2.548Xl(Tmol/l,分装入已高压好的-1.5mlEP管中,每只1ml,2(TC保存备用Ou125ml;取上述l溶于的H°-蒸水中.SmlEP20C保存备用1,再分装于l管内,每只1ml,,此时浓度-9Xl〇mol/l;取第二次稀释的1ml溶于100ml含有5%FBS的^DMEM培养基中。12 体外诱导晉髓源间充质干细胞分化为膜岛^勾的初步探讨20。届硕±学位论文(2)50i/ml抗坏血酸0.Ig溶20ml,^g;于无菌^蒸水中分装于°EP-lM5%FBS的心1.5ml管中,20C避光保存。取1m10(,每只1ml溶于DMEM培养基中。-(3)lOmmol/l目甘油磯酸纳;分子量216.04,称取0.216充分溶解-DMEM培养基中于1ml无菌兰蒸水,加入100ml含有5%FBS的L。1.4.巧0.1%S茜素红配制:-HC-lmol/1trisl(PH6.8),称取0.Ig茜素红溶于0.lmol/1trisHCL1.4.16成脂诱导剂配制:(1)0.巧畔i〇m地塞米松;分子量392.46,lOOmg溶于无水乙醇,加入?lOOmlH蒸水中稀释,此时浓度2.日48Xl(Tmol/l;取1ml溶于100ml含套有5%FBS的LDMEM培养基中。(2)2001〇1/1消炎痛357.79,0.溶于1ml的畔:分子量称取DMSO中,此时溶度为lmmol/1,取20U1溶于100ml含有5%FBS的心DMEM培养基中。(3)0.5mrn〇m异T基甲基黄嘿岭aBMX):分子量222.资4,lOOmg溶于90叫DMSO溶液中,取10叫溶于100ml含有5%FBS的^DMEM培养基中。(4)10腿/ml族岛素:巧mg膀岛素完全溶于1mlS蒸水中,缓慢滴加35%HCL2.5ml,溶度的稀溶液中,至粉末完全溶解,约定容至分装至-1.5mlEP管2CTC储存备用;取其中100叫溶解液至溶于100ml含有5%低糖DMEM培养基中。1.4.17油红染液配制:称取化5g油红溶解于100ml异两醇,滤纸过滤后避光保存;使用前染料与蒸溜水3:2体积稀释,现配现用。2实验嫌2-MSC.1BMs分离培养及扩增方法13 体外巧导骨髓源间充质干细胞分化为膜岛样结构的初步探巧20。届硕±学位论文2-.1.1BMMSCs取材方法一(1)SD,无菌条件下处死新生周齡乳鼠1只,有齿摄及解剖剪分离两侧股骨及腔骨,剪去骨表层大部分肌肉等组织,后置于盛有无菌低糖DMEM培养基的小青瓶中。(2)转移至超净工作台内操作,经低糖DMEM培养基冲洗两遍,将股骨皿内一及腔骨转移至盛有低糖DMEM培养基中的培养,眼科剪进行进步的精细分离,去除表面的血管及神经。(3)用1ml无菌注射器抽吸适量低糖DMEM培养基搁滑管壁,于长骨的两侧骨垢端抽取骨髓,抽吸皮为均匀,操作时动作缓慢,压力切不可过大。抽吸后注射器内的骨髓悬液缓慢推出至盛有含5%FBS低糖DMEM培养液的离也管中,避免产生气泡。(4)(in4min)抽吸完毕后,离也管600rpm/m,离也,吸管沿管壁吸去?上清液,离也沉淀内加入约68ml含5%FBS的低糖DMEM培养液,轻柔吹打数次混匀后室温静置约25min。?(5)静置后吸管沿管壁内悬液界面依次下降,吸去上层46ml悬液。向离也管内剩余2ml细胞悬液内加入适量的5%FBS的低糖DMEM培养液,2置于轻柔吹打混匀后接种至25cm培养瓶内密度lOVml37T:,;调整细胞,体积分数5%C0;培养箱内。(6)2化3d培养后首次全量换液,W后视细胞生长情况约每小量换液。么1-MSCs的.2BM传代?一(1)细胞生长达到细胞瓶底总面积的70%80%,可见两种细胞形态,一,呈集落样分布,细胞折光性好,胞浆饱满种是梭形;另种是球形,附于梭形细胞之上,此时即可传代,W提供更多的MSCs生长空间。=(2)用吸管吸出全部培养液2ml膜酶:PBS1:1体积比消化显微,加入镜下观察细胞消化状态。待大部分细胞开始收缩,少许细胞漂浮时及时加入等体积5%邱S的LDMEM终止消化。14 体外语导脅齡原间充质干细胞分化为膜岛样结构的初步探讨20。届硕±学位论文(3)拍打细胞培养瓶瓶底,将瓶内细胞悬液吸出转移至新的培养瓶中,°1:2P137C5%C0原瓶继续培养、传代比例为,此时细胞状态记做;、2培养箱内继续培养。?(4)第二代培养数天,瓶内细胞生长达到瓶底总面积的75%85%,可继续上述方法进行传代(操作同上)。2-MSCs.2BM冻存及复苏2-.2.1BMMSCs的冻存?(1)细胞生长达到瓶底总面积的75%85%,可冻存细胞储存备用。°=(2)J:9操净工作台内,yl甘油;血清1体积比配制冻存液,置于4C冰箱预冷待用。?(3)消化细胞)(4),步骤同干细胞传代培养(3。(4)离也(1000r/min5min)收集细胞沉淀,加入适量冻存液后吹打混,X70匀,制成细胞悬聽调节密度11个/ml。(5)每2.0ml冻存管加入约1.5ml细胞冻存悬聽旋紧盖子口胶,封封口-,依次标记好。°--(5)4r平衡放置30min20C8〇r超低温冰箱冻存管,然后放60min,过夜,次日转移到液氮中长期保存。2-.2.2BMMSCs的复苏°(1)调节恒温水浴箱温度为40C。(2)从液氮中取出冻存管后立即投入4(TC水浴箱内,并不断摇动冻存管使之近速蘭化(约45巧,不超过Imin),当留有少量冰晶时可从水浴箱中取出。-(3)转移至超净工作台DMEM,将融化的细胞悬液移至装有含10%FBS的L,lOOOini培养液的离也管中r/m,离也5mn,弃去上清液,细胞沉淀加入新鲜的含10%FBS的LDMEM培养液,吹打制成细胞悬液。5?(4)调整细胞密度为IX1〇1(//ml,接种于培养瓶中培养。15 体外语导膏髓源间禍干细胞分化为膜岛样娜的巧步殺寸2015届硕±学位论文(5)次日全量换液。W后视细胞生长状态和培养液颜色变化调整为每兰天小量换液。?(6)待细胞生长至瓶底面积75%85%时,可重复上述操作进行传代。2-MSCs.3BM多向分化潜能鉴定2.3.1成骨诱导?么3-.1.1诱二MSCs导方法:选用第代BM,细胞密度达到培养瓶7080%,吸管吸去培养液,加入预先配制好的成骨诱导液,每3天小量换?觀诱导45w。2.3.1.2鉴定成骨细胞:(1)碱性磯酸酶染色:a诱导4PBS冲一周后,弃去培养液,洗两次后,用试剂固定液约5min。蒸溜水洗緣后待染;b二=添加碱性磯酸酶解育液,试剂(A):试剂二(B)20:1(预热°37TO,于37C避光赔育巧min,勿洗;C加入试剂四(2%硝酸钻水溶液)染色日min;d?蒸馈水洗23次,每次2min;e加入试剂五(1%硫化钱水溶液)处理Imin;f流水冲洗数分钟,g加入试剂六复染30s,用蒸溜水洗后在虽微镜下观察。(2)茜素红S染色:a诱导56d,吸出全部培养液,加入PBS漂洗两次;°b用4%多聚甲酵37C固定20min,PBS洗涂两次;°C向培2mS?养瓶内加入约l配置好的茜素红染液,37C染色5lOmin;d弃掉染液后加入适量的PBS漂洗2次,每次2min。e瓶内加入约1mlPBS缓冲液。,倒置显微镜下观察、拍照16 体外巧导畳敵源间充质干细胞分化为膜岛样结构的初步探讨2015届硕±学位论文2.3.2成脂诱导?2-.6.2.1诱导方法二BMMSCs,细75:选用第代胞密度达到培养瓶85%,吸管吸去培养液,加入预先配制好的成骨诱导液,每3天小量换2?3w。液,诱导2.3.2.2油红0染色成脂鉴定;a诱导约3w,吸出全部培养液;PBS洗2遍。b用4%多聚甲醇固定20inin,PBS洗緣2遍,每次Imin;C加入现配制的油红染聽染色巧min;dPBS洗3次,每次Iranin;倒置显微镜下观察,拍照。-2.4定向诱导BMMSCs暫'2.4.1尼克酌胺诱导组(1)诱导试剂配制:包括lOmmol/1尼克醜胺1ml、体积分数10%胎牛血清10ml、低糖DMEM培养基87ml、青霉素1万单位1ml、lOg/ml链霉素1ml。(2)尼克醜胺定向诱导BM-MSCs二-MSCs生长良好第代BM,吸去培养液,加入上述配制的尼克酷胺化学诱导剂,连续培养2个月,每H天小量换液,定期观察细胞形态变化,拍照记录。2.4.2膜腺组织裂解液诱导组(1)族腺收集?,雌雄不分.日化2%取成年兔子,体重约1g,固定于兔子固定箱内;戊己比妥钢予每公斤1.5mg经耳缘静脉注射,注射器抽吸约10ml空气,再次经耳缘静脉注射、空气栓塞处死后,剪刀大致剪去腹部体毛,W75%酒精喷洒消毒,消毒后剪刀沿腹部正中线靠胃的部位剪开,暴露上腹部;沿着胃窦下部,摄子找到十二指肠乳头,由胆管及膜管共同汇合处处,向右沿着汇入的膜管翻开胃后壁找到膜头,膜尾右侧连接脾处,綴子夹起膜17 体外诱导骨髓源间充质干细胞分化为膜皂样结构的初步探讨20。届硕±学位论文腺组织,剪刀剪除(过程避免剪到大的血管、血管破裂可模糊取材视°SDMEM-20C冻存野),PB漂洗后,放入盛有低糖液的试管中,。(2)膜腺组织裂解液制备°取出已冻存的膜腺组织,4C解冻,綴子夹起适量至盛有低糖DMEM液培养皿漂洗,后转移至小青瓶中弯剪剪碎,加入无血清的DMEM培养液一?稀释剪碎后的膀腺组织至定稀释溶度,吸取34ml至玻璃匀浆器内研磨(于冰盒上操作,手动完成,毎次研磨时间控制在30min内),研磨后管转移研磨后的组织浆液至一次性试管见膜腺组织成奶油样沾管壁,;吸°°4C离必(3000r/mm,lOmin);吸取清液至l.SmlEP中,EP管4C低湿下lOOOOr/mm高速离也lOmin。吸取离也后EP管内的上清液至已高压消毒-2一的EP管中,(TC冻存解冻后的裂解液次性用完。;(3)膜腺組织裂解液定向诱导BM-MSCs二-MSCs1%选第代生长良好的BM,加入体积分数约膜腺组织裂解液,约每H天W含有10%FBS的レDMEM小量换液,及补加适量的膜腺组织裂解液,连续诱导2个月,定期观察细胞形态变化,拍照记录。2.4.3诱导形成的细胞团鉴定2.4.3.1双硫膝染色鉴定(1)待间充质干细胞分化为细胞团后,弃去瓶内培养液,PBS漂洗2次,每次Imin;°(2)加入2ml4%多聚甲酸固定液37C,固定20min;(3)固定过程中,配制双硫踪染液,用PBS稀释100倍双硫踪储存液,配成工作染液。(4)固定完后吸出瓶内的多聚甲醒固定液,加入PBS洗緣2次,每次Imin;。巧)加入已配制好的工作液,于37C水浴温箱内染色15min;(6)P蛇洗涂3次。,每次Imin,倒置显微镜下观察并拍照18 体外诱导骨髓源间充质干细胞分化为膜岛样结构的巧步探讨20。届硕位论文2-.4.3.2RTPC民检测insulin表达对BM-MSCs诱导23d尼克酷胺诱导及膜腺组织裂解液()后进行族岛素目的基因检测,第二代培养的骨髓间充质干细胞为阴性对照,W未添加cDNA模板的反应体系为空白对照。①引物设计与合成-ac从NCBI基因文库中查找到小鼠ins山in和ptin基因的cDNA序列,应用Primer5.0软件设计引物:insulin:上游引物--;5TCAGAGACCATCAGCAAGCAG3下游引物-GTCTGAAGGTCCCCGGGGCT-3;5蛋扩增片段长度为26化P-act内参:Pin-TCT-上游引物:5ACAATGAGCTGCGTGTG3--下游引物;5AGCTGTAGCCACGCTCGGTC3扩增片段长度为330bpIU上引物由上海invitrogen公司合成②RNA提取a将两组诱导后的培养瓶中的细胞膜酶消化加in,转移至离也管中离、屯(lOOOrm/min,4min),收集沉淀。用PBS冲洗2化每次Imin;离也p后(lOOOrpm/min,4min)弃PBS上清液,加入ImUrizol试剂,纔匀后静置?5min;加入200叫氯仿,翻转混合,猛烈振摇10s,冰浴放置2細in。°b邸管4C离也(12000rpm/min,15min),吸取上清液至1.5ml的EP管中.5ml异,,加入0丙醇混匀漂洗RNA沉淀。19 体外诱导骨跑i间充质干细胞分化为膜岛样结巧的初步探讨20。届硕±学位论文’CEP管4C离也(12000rpni/min,lOmin),弃去上清液后加入700叫75%艺醇(DEPC水RNA配制),祸旋振荡,漂洗沉淀。°d邸管4C离也(12000rpm/min,2min)弃去上清液后加入700^75%‘一m上清液乙醇重新漂洗次。再次4C离也12000r/min,2min)弃去,吸(p净管壁上残留的液体。e室温静5?-置lOmin,使RNA沉淀恰好干燥,1MDEPC水溶解,8(TC保存备用。RNA纯度检测:取4J|总RNA提取液,H蒸水稀释100倍于分光光度(汁测定260nra和280nm波长处的吸光度(0〇和0〇28),RNA的浓度26。。二X40X(鸣心1)OD2m稀释倍数(100倍)。同时计算0〇25〇和〇〇28。的比值(OD。/0〇),若两者比值大于1.8而小于2.0,说明提取的RNA纯度m2g。一商,蛋白质和DNA残余少,可用于下步的逆转录反应。f1.5%琼脂糖凝胶的制备;称取琼脂糖0.3g,加入盛有20mllXTBE缓冲液烧杯中,混匀后微波炉加热至凝胶完全溶解。室温冷却至6(TC左右,加3?.5,混匀后倒入插好梳子的制胶板中入漠乙化锭0叫,凝胶厚度为5mm,凝结后即可使用。g总RNA完整性检测:取仙总RNA提取聽1.5%琼脂糖凝胶(含滨化乙锭)电泳,加入电泳缓冲液IxTBE,设置电泳条件00V,75mA,;130min,电泳后紫外投射仪观察,观察28S和1能两条RNA带,如果条带一显示清晰,说明提取的总RNA完整,可用于下步的逆转录反应。③RNA逆转录合成cDNAa冰上充分溶解cDNA合成试剂盒中相关试剂及RNA。20 体外巧导骨髓源间充质干细胞分化为膜皂样结构的初步探讨20。届硕±学位论文b取PC民管,冰上依次加入下试剂;Oligo(dT)i8(0.5ng/叫)叫、RNA°5叫,lOmmol/1dNTP2il,加DEPC水补至巧(:艘育5min,立即放冰^上;依次加入W下试剂5XM-MLV反应缓冲液4叫核酸酶抑制剂1叫(25U/^il)2lplOmmol/1dNTPM-MLV100Uj叫反转录酶(/l|)°c漏匀后4C微离也(1000r/min,15s)。I°°d逆转录反应程序设定:置PCR管于PCR仪中,巧C放置10min,42C解°°COm-育化70僻育lin,后冰上骤冷,即得到总cDNA,20C储存备用,共逆转录兰个标本。④cDNA质量检测-act用Pin引物扩增cDNA检测所合成cDNA的质量,其中骨髓间充质cDNA干细胞模板的反应体系为阴性对照,UJI未添加cDNA模板的反应体系为空白对照。取PCR管,冰上依次加W下试剂,巧叫PCR反应体系为;cDNA叫2xPC艮mix,。112.5ul-pactin引物上游3-actin引物下游叫(DEPE水9.5叫21 体外诱导晉随源间充质干细胞分化为膜岛样结构的巧步探巧20。届社学位论文将上含反应体系的PCR管置于PC民仪中,设定反应程序如下;‘94C预变性5min°94C变性45sec.°55C退火45sec■35)扩増个循环°72C延伸50secJ巧r°末端延伸5min,4C保存,。-⑤RTPCR检测insulinmRNAUlcDNA为模板,在反应体系中加入目的基因insulin基因引物,设定反应参数,进行引物的扩增,W骨髓间充质干细胞cDNA模板的反应体系为阴性对照,未添加cDNA模板的反应体系为空白对照。取PCR管,冰上依次加入W下试剂,25山PC民反应体系为:cDNA1叫X2PCRmix12.5^1insulin引物上游,lw_insulin引物下游1jl|DEPC水9.5叫将含上反应体系的PCR管置于PCR仪中,设定反应程序如下:°94C预变性5min°94C变性45sec°55C退火45sec>.扩增35个循环,72C50sec-延伸°°iC-72C5mn4结束actin为,l^p延伸加时,内参照。⑥扩増产物的检测22 体外诱导骨跑原间充质干细胞分化为膜岛样结构的初步探讨20。届硕±学位论文取扩增产物10叫,加漠龄蓝6扣混匀,加样于含邸的1.5%琼脂糖凝100V75mA30min。胶中进行电泳,电泳条件为:,,漠化艺锭显色,扩增产物条带用凝胶成像分析系统分析照相。2.7.3.3Mallor染色y(1)间充质干细胞分化为膜岛样细胞团后,弃去瓶内培养液,郎S洗緣2次,每次Imin;°(2)加入2ml4%多聚甲醇固定液,37C固定20min;(3)PBS2,固定液弃去,洗緣次每次Imin;--(4)加入2ml焰红甲苯胺藍橘黄G混合液.O、(焰红4g甲苯胺蓝2.5g、枯黄G2.5g、憐铅酸2.5g、蒸傭水100ml),染色lOmin;(5)吸去染液后PBSPBS,加入漂洗数次去除瓶内浮色;瓶内加入缓冲液于倒置显微镜下观察。2.4.3.4族岛样结构制作成石蜡切片(1)膜腺裂解液诱导8w,骨髓间充质干细胞分化为较多有完整被膜=包裹的数个族岛样结构,吸去瓶内培养液,加入2ml膜酶;P蹤1:1消化Imin,使瓶底内组织结构松脱,加入等量含有邱S培养液终止消化;(2)用细胞r子伸入瓶内,倒置显微镜下操作,动作轻柔,使组织结构松脱漂浮起来。吸管吸取悬液至离也管内离也(l〇〇〇r/min5min),,收集族岛样结构沉淀。(3)固定弃去离也管内上清液后4%。,加入多聚甲酸固定过夜(4)脱水将固定液弃去,用细针松动贴管壁的细胞团沉淀,摄子夹至小青瓶中,小青瓶内依次加入不同浓度的乙醇溶液,进行梯度脱水(75%、90%艺醇溶液各訊,95%艺醇溶液脱水2h,100%乙醇溶液脱水1.加)二二甲巧)透明依次加入100%乙醇:二甲苯1;1溶液20min,苯溶液15min,至组织块透明。23 体外语导骨敵源间充质干细胞公化为膜巧样结构的初步探巧20:15届硕±学位论文’C(6)透蜡将透明后的组织块放入65恒温箱液蜡中化,使组织块完全侵入至蜡液中。(7)包埋将烙化的石蜡倒入容器内,用綴子夹取经过透蜡的组织-块,至容器底部,待石蜡表面完全凝固后,立即放入4C冰箱至蜡块全部凝固。(8)切片调整好切片机和蜡块,用1011m厚度将蜡块切成蜡片。?(9)铺片将蜡片放入湿水中,用小綴子沾水后夹取蜡片放入45°‘48C的温水中一40,待蜡片展平后再铺于另清洁的载玻片上,置于C湿箱烘干,隔天取出。2-.4.3.5石蜡切片苏木精伊红染色(肥染色)(1)二甲苯I、II脱蜡,逆酒精梯度复水,切片滴加苏木素染液,染色5min;(2)1%切片入自来水漂洗去浮色,盐酸酒精分化Is后水洗,自来水藍化5min;(3)切片入伊红染缸内,染色30s;4()水洗后,顺次酒精浓度(70%、80%、90%、%%、100%)脱水,?各级约12s;二甲(5)苯I、II溶液透明;(6)封片,滤纸吸去切片周围多余的二甲苯,滴加适量中性树胶,盖玻片封固后观察、拍照。2.4.3.6膜岛素免疫组织化学染色(1)冰箱取出已制备的石蜡切片,4(TC干燥环境下预热lOmin,去除切片表面的水雾;(2)二甲苯脱蜡后,梯度酒精水化(100%、95%、80%、75%);一=6(3)配制定量的巧樣酸盐抗原修复液(PH),将切片放入方槽内,量取适量修复液盛于小方槽中,修复液没过整张切片置于;后将方槽24 体外语导晉髓源间充质干细胞分化为膜岛样结巧的初步探巧20。届硕±学位论文放于少量自来水内的高压锅中,盖上高压锅盖,进行高压修复。加热至开一始喷气时,断开电源,自然冷却段时间后去取出方槽,室温冷却至常湿后取出玻片;PBS漂洗两次,每次Imin;?(4)滴加3%H202去离子水,室温赔育5lOmim消除内源性过氧化物酶活性;(5)郎S漂洗3次,每次Imin;?巧m(6)滴加A液(山羊血清封试液),37C解育10in,封闭非特异性着色,勿洗;一=(7)解育过程中配制抗工作液(膜岛素抗原:阳Sl:100);(8)取出切片后PBS漂洗3次,每次Imin;9一()切片分两组操作:实验组滴加抗工作液,对照^加PBS缓°C°冲液;37脾育化后,转入4C冰箱解育过夜;"(10)取出切片,PBS漂洗;滴加B薇切片37C解育20min;(11)PBS漂洗3次,每次Imin;2-(1)滴加C液(链霉菌抗生物素蛋白过氧化物酶),arc赔育,15min;(13)?88漂洗3次,每次1111地?(14)滴加DAB显色剂,约3日min;自来水充分漂洗;(巧)切片自然瞭干后,滴加适量的中性树胶封片;(16)显微镜下观察,拍照。25 体外诱导脅随源间充质干细胞分化为膜岛样结构的初步探讨20。届硕t学位论文结果BM-MSCs1、细胞系的建立BM-Cs1.1MS的原代培养和传代培养原代培养:经过自然沉降法分离骨髓内间充质干细胞,差速贴壁培养24h后,全量换液去除未贴壁的杂质细胞;培养4如镜下可见细胞小集落样分布,少数成纤维细胞贴壁展开,中间可见数个单个大核、折光透亮的球-ila4d形细胞,散在较多折光的亮点细胞(Fg)。培养,可见H角形、梭形细胞贴壁展开,胞浆饱满,同时球形细胞数量增加,细胞形态清晰、折-ib光透亮,细胞核单个大、圆、亮(Fgl);?二67d传代培养;原代第代培养,培养瓶内细胞数量达到总面积的?二7080%时,即可进行传代,第代培养4d,可见球形细胞富集度高,单一-i个大核、折光透亮、形态均,集落分布(Fglcd)。第H代培养4d,仍""可见球形细胞串样増殖分裂象,胞浆饱满;少数球形细胞出现拉丝样分化(Fi^ef)。g-MSCs的1.2BM多向分化潜能鉴定1.2.1成骨诱导实验通过成骨诱导W鉴定干细胞的多向分化潜能,加入成骨诱导液""Iw后,内可见单个大核、球形的细胞扩増,出现对称分裂象,球形细一胞形态开始变化,拉长成梭形,变化后的细胞直径、长度大小不,胞质"2-a分布不均,端端相接巧ig。随着诱导时间的延长,细胞分化形成树)"枝样交错相连的结构2-b(Fi后期细胞连接开始断开,球形细胞聚集增g);-F-多i2c;诱导55d,分化形成圆形或楠圆形细胞团(Fi2d,肉眼观察到(g)g)培养瓶底许多针尖大小的白色颗粒物。对成骨诱导形成的产物,进行茜素红染色,可见细胞团外层红色阳性F-染色i2e。取成骨诱导后15d细胞进行ALP染色后,可见细胞胞质中(g),26 体外巧导音随源间充质干细胞分化为膜岛样结构的初步探巧20巧届硕±学位论文一黑色的细小颗粒,,在密集度反应强烈处细胞着色内着色程度不,颗粒F-f物沉积多(ig2)。1.2.2成脂诱导在成脂诱导过程,诱导3d可见部分球形细胞聚集、漂浮;随着诱导时间的延长,成脂诱导液培养7d,部分球形细胞呈贴壁展开,拉丝样分化,随着诱导时间的延长,贴壁展开的细胞表面形成细小脂滴样细d-胞;诱导16,可见聚集増大的脂滴油红0红色阳性染色(Fig2g。)2-MSCs、定向诱导BM2-.1尼克敌胺诱导BMMSCs形态变化观察尼克醜胺诱导后,干细胞的形态变化特征。诱导前干细胞主要呈"球形,细胞立体感强、单个大核、折光透亮,少数细胞呈梭走,胞浆饱F-觀集落分布i3a。换用含尼克酷胺的诱导液培养后2d,可(g);①诱导3-b4d见球形细胞聚集,部分细胞贴壁展开巧i,贴壁分化细胞g;②诱导)一增多,折光度较前降低集的球形干细胞进,;聚步分化出现成团的趋势F-i3c诱导lOd,干细胞贴壁分化形成H角形或星形样细Ifi,细胞H(g);⑤""一F-两个起呈小簇样聚集(i3d④诱导19d,随着诱导时闻的推移g);F-聚集的细胞增多,可见聚集形成了细胞团i3e23d,可(g);⑤诱导见形成的细胞团数量增多,细施团体积增大,镜下观察到细胞团由多个细胞聚集一组成3-f45d,表面未有被膜包裹(Fig)。⑧诱导后,形成的细胞团进步分化,观察见培养瓶内形成的细胞团数量增多,细胞团大小未明显改变,部分细胞团悬浮在培养液中,表面未有被膜包裹。2-.2族腺组织裂解液诱导BMMSCs形态变化-MSCs集落分布加入膀腺组织裂解液诱导前,培养瓶内的BM,细胞主要为球形,单个大核、折光透亮;少数呈梭形,胞浆饱满。换用含有膜腺组织裂解液的条件培养液后:①诱导8d,可见球形细胞出现扩增,出现""""-串样对称等分裂象Fi4a;少数球形干细胞拉丝样延长(g);②诱导27 体外语导骨敵原间充质干细胞分化为膜皂样结构的初步探讨20。届硕±学位洽文28d一,球形干细胞形成类折光呈浅紫色、透亮的细胞,细胞球形、大小-不等i4b。31山可见折光透亮的细胞扩增后聚集,密集分布(Fg)③诱导4-c37d-成团巧ig)。④诱导,团内细胞出现向多个细胞团分化的趋势(Fig4d47d-。,形成数个大小不等i4e)⑤诱导、被膜包裹的细胞团巧g);⑥诱导52d,见细胞团由大量细胞组成,细胞体积小,单个核,圆形或備圆F-if形,胞浆比例大(g4)。3诱导BM-MSCs形成的细胞团裝定3.1双硫膝染色鉴定结果3.1.1尼克醜胺组:23d尼克醜胺诱导,可见细胞团内散在,形成的细胞团进行双硫踪染色F-少数细胞掠黄色染色(i345d双硫腺染色,可见gg);延长诱导时间,诱导细胞困趋中也部分栋红色染色巧3-hig),染色强度较前增加。3.1.2族腺组织裂解液组;诱导21d,形成的细胞团双硫膝染色,可见被膜包裹的细胞团全部染一色,细胞团不同区域染色深浅不,大部分呈栋红色,细胞团左上部分可4-见DTZ染色与正常族岛染色相似,染成猩红色(Figg。)3-.2RTPCR检测结果3.2.1总RNA纯度检测结果;提取的各组总RNA,分光光度计检测后计算各组oDm。/〇〇。8。,结果均一?2.8.0之间步实验的在1,表明提取的各样品总RNA纯度高,满足下要求,可进行后续实验。3.2.2总RNA完整性检测结果:提取尼克醜胺与膜腺组织裂解液诱导后细胞总RNA,经1.5%琼脂糖5-a凝胶电泳,可清晰观察到巧S、28S两条带(Fi,表明提取的总RNAg)完整性好一,可进行下步逆转录实验。3.2.3insulin表达结果28 体外诱导骨黯源间充质干细胞分化为膜皂样结构的巧步探巧20。届硕±学位论文由琼脂糖凝胶电泳结果可见,定向诱导前、尼克酷胺诱导组及膜腺组-ac-织裂解液诱导组,均检测到内参ptin在330bp条带处恒定表达巧1351>D、E、F)。尼克醜胺组;23RT-PC民可检2化bp诱导天测到诱导后细胞在电泳条带处insulin基F--因的表达(ig5bB。)膜腺组织裂解液组;23天RT-PCR265bp诱导也检测到诱导后细胞在电泳条带处insulin基因的表达(F5--Cigb。)3.3族岛素免疫组织化学染色结果膜腺组织裂解液诱导52d后,收集细胞团制成石蜡切片,普通HE染一色观察切片组织的般形态结构,可见细胞团内多个染紫色的细胞核,细-胞团由多个细胞组成(Fi4i。膜岛素免疫组织化学染色,可见细胞团内g)F-踪色阳性染色的膜岛素阳性细胞i4。(gj)3.4Mallory染色结果?,:3.4.1尼克醜胺组;诱导54d,Mallory染色W区分细胞团内不同的膜岛样细胞,可见细-胞团染成浅黄色i3i。,未有不同染色的膜岛样细胞巧g)3.4.2膜腺组织裂解液绍:诱导50d,细胞团Mallory染色,可见细胞团内周围细胞胞浆染成黄色的类0细胞,占细胞团比例少;细胞团中央细胞染红色的类a细胞,占细F-胞团比例的大部分i4h(g);29 体外语导骨髓源间充质干细胞分化为膜岛样结构的初步探巧20。届硕±学位论文讨论近年来一,膜岛细胞或膜腺移植取得了些巧效,但仍存在供体短缺及免疫排斥两大问题。干细胞向膜岛方向分化,主要报道的干细胞来源的有W胚胎干细胞脉带间充质干细胞等-MSCs跨胚;而中巧层来源的BM层W分化为族岛素分泌细胞的分化效能低,常用的诱导方法有化学物质诱导W-MSC、转基因诱导BMs向膜岛方向分化过程中干细胞形态变化特征少有报道BM-MSCs向,探讨诱导膜岛方向分化的成熟诱导方法是组织工一直努力研究的重点程中。BM-MSCs的-随着人们对大量的研究,目前普遍被人认可的BMMSC—s形态有两种种体巧小,细胞核比例大,胞质内的细胞器稀少,这种细胞为较幼稚的细胞,处于未分化或分化较低的状态,具有干细一胞的特征种细胞体积大于前者,成纺锥形,核呈不规则形,;另胞质内含有丰富的高尔基体、粗面内质网及游离核蛋白体,能够分泌生长因子支45?-持自身生长或分化。机体内干细胞极少,约1/1〇1〇BMMSCs,具有干一一细胞的般特性,在稳态的培养过程中可爆发性扩增,这特性为获得富足数量的干细胞用于体外诱导提供了可能。1-MSCs的培养及鉴定.BM1-.1BMMSCs培养的间充质干细胞培养条件严格,易受培养环境,如细胞的密度,优势细胞种类等的影响李鲁生等实验比较后得出,通过全骨髓培养法分离原代细胞主要呈聚集样生长,而通过密度梯度离也法分离的原代细胞呈单个、散在生长。有学者指出,球形形态的干细胞具有更强的可塑性。考虑骨髓间充质干细胞的跨胚层分化需要分离扩增出一类具有高效潜能的干细一类单个大核胞。建立骨髓间充质千细胞的培养体系,扩增、培养、球30 体外语导骨齡顆间充质干细胞分化为膜皂样结构的初步探讨20。届硕±学位论文形、折光透亮的形态的干细胞。自然沉降的方法是通过骨髓内各种细胞的密度的不同,对抽吸后骨髓一20?巧m细胞粗略分离的种方法。通过实验摸索,自然静置时间在in之?间,离也后细胞沉淀重悬体积在68ml,沉降后的最底层约2ml,可分离一类单个大核、折光透亮集落分布的球形细胞。分析自然沉降的方法的优一方面减少了相当数量的细胞点主要有①,降低细胞密度防止接触性抑一制;③另方面,自然成降后去除离也管2mlW上的悬液,减少了其他杂质""细胞的种类,避免环境依赖分化致间充质干细胞的分化,为干细胞一、个相对纯净的环境后续培养扩增营造了。通过成降时间的对比,离也后W含有5%FBS的低糖DMEM液重悬细胞沉绽,I低糖的培義环境是公认的间充质干细胞的生长需求II血清浓度体积分数在5%左右,干细胞的稳态性佳。高浓度血清在早期培养阶段快速促进体细胞等的繁殖,培养瓶内空间减少一方面高浓度血清培养可诱导干细,形成杂质优势细胞群;另U330%FBS胞的分化、不利于建立干细胞稳定的扩增体系,如体积分i低糖|DMEM陪养?34d即可出现核分裂象,细胞贴壁分化形成体细胞系,通过实验摸索体积分数5%FBS既可W满足干细胞生长需求,也出现球形干细胞的扩增分裂象,可形成干细胞稳定扩増的培养体系。采用自然成降的方法,—定程度上获得较纯化的骨髓间充质干细胞可W,细胞稳态扩增,分布均匀。传代后细胞透亮均匀、可见扩增分裂象,细胞集落增大,形成了稳定的扩增培养体系。与其他文献报道的间充质获得细胞形态不同,形成的间充质干细胞多为H角形一、梭形、呈麦穗样分布,本实验培养获得的单形态干细胞为球形,细胞单个大核、立体感强、折光透亮。考虑球形的干细胞是未分化干细胞的原始形态,在未分化的潜能程度及可塑性优于干细31 体外读导脅髓源闻充质干细胞分化为膜岛的初步探巧20。届硕±学位论文胞的其他形态。因此,也更利于跨胚层向膜岛方向分化,为后期定向诱导提供了良好的干细胞种子。-1.2BMMSCs的鉴定BM-sMSC的鉴定尚无特异性掠识,目前常用的鉴定方法有①形态学特点③多向分化潜能⑤流式细胞仪检测的细胞表面标记。课题组已经建立了稳定的骨髓间充质干细胞培养体系一,并已经对这类多向分化潜能的干细胞进行了成骨、成脂、表面标志等鉴定。我们对逸一培养体系进行优化,本实验采用自然沉降法分离,差速贴-MSCs壁培养的BM,显微镜下观察到细胞皇球形,单个大核、折光透一亮,集落分布。通过成骨、成脂诱导鉴定细胞这类细胞具备可塑性。茜素红与巧结节结合染成红色.4);AKP碱性磯酸检测是在碱性环境(甜9中-yA簇离子作为激活剂,目甘油磯酸钢水解出的磯酸与辑益结合形成磯酸巧,再与硝酸钻作用形成磯酸钻,硫化胺作用磯酸钻后形成黑色硫化钻BM-MSC沉淀s。,诱导15d后ALP可见细胞胞质内黑色颗粒成脂诱导后观察见少数的球形干细胞贴壁分化及成脂滴样,考虑诱导时间短的缘故;油红0作为脂溶性染解,可洛解于脂肪细胞使组织或细胞内甘油H醋等中性脂肪特异性着色。成骨、成脂诱导后结果,形成油红染色的红色脂瀉证实了获得的这类球形干细胞具有分化潜能的活性,为后期实验诱导提供了可靠的BM-MSCs种子细胞。",,2.微环境诱导蒋性W早在1978年有学者就开始探讨脾细胞增殖与造血干细胞之间关""系。目前关于壁衾说法多种,可能由细胞、细胞外么间的结构如细胞外基质组成一;具体包括有单个细胞类型或整套相互作用的细胞組成,及干细胞家系W外的其他细胞系。它们是分,或者来自干细胞派生的细胞群泌细胞表面因子的来源,包括有Notch、Wnt、FGF(纤维母细胞生长因32 体外诱导脅髓源间充质干细胞巧化为膜岛样结陶的初步探巧20。届硕鮮位论文子)、EGF(表皮生长因子)、TGF(转化生长因子)、SGF(干细胞因""子)W及趋化因子等形成的壁衾微环境,具有控制干细胞的扩增、自""我更新、生存等作用。干细胞的分化命运由壁衾微环境决定,首先干""细施需要依赖特殊的微环境支持赖生存,其次壁蠢在控制细胞反馈W过程中也起到媒介作用。Duvillie等通过细胞间质改变Ngn3表达W调控""目细胞增殖和分化,影响干细胞向膜岛方向分化。Kim等在壁衾环境诱导学说也指出细胞间质与上皮细胞么间的相互关系在膜腺祖细胞的扩增中起重要作用-MSCs。在BM条件培养液中加入化学因子或其他生物分一""""子,定程度的改变了干细胞的壁盡微环境,是微环境诱导的实践原理。I3-s.尼克醜咳诱导BMMSC巧克醜胺是-ADP核糖合成酶抑制剂,具有抑制去乙酷化酶活性,阻止目细胞糖脂毒性反应,能够抗氧化、提高葡萄糖代谢、促进族岛细胞增殖及成熟fw。使用巧克醜胺yJl诱导肝脏干细胞及前体细胞分化为腺避。尼克芽醜胺也作为GLP受体激动剂促进离糖诱导分化的细胞聚集、加快膜岛样细胞团的形成,能够增加膜岛细胞分化的数量及促进分化细胞的成熟。其中高糖环境诱导也是重要因素,高糖可1^改变6细胞膜离子通道的状态、后U"o?动干细胞向膜岛方向分化,Sria等通过实验摸索血糖浓度在2030niM'能够刺激uaw6细在体内外増殖效果最佳;相关报道己证实高糖促进基因+PDX-(、PdxVP16)转染后细胞的膜岛素分泌、储存和释放。在高糖诱导液中加入尼克敵胺可W维持细胞对荀萄糖的敏感性,尼克醜胺又作为促分化剂促进千细胞形成细胞团。-MSC诱导后BMs出现形态改变,细胞聚集、部分贴壁伸展形成兰角形、星形样后小簇样聚集,随着诱导培养时间延长,细胞聚集增多形成细33 体外诱导晉链源阁巧质干细胞公化为膜岛的巧步探巧20。屆硕±学位论文胞团。W双硫膝染色对细胞团初步鉴定,双硫膝因可与膜岛细胞胞浆颗粒巧3-内的锋离子馨合,染色后可见少部分染成掠黄色(gg),此时诱导形成的细胞团内分泌功能较差,正常膜岛细胞是深色猩红色染色,细胞团染色浅宜少部分染色;延长尼克醜胺诱导时间,诱导45d可见形成的细胞团DTZF-i3h染色大部分呈踪红色(g),染色强度及染色范围较前增加,细一胞团的内分泌功能活跃増加-PC民进。民T步证实了诱导后细胞insulin基5-br因的表达(Fig)。Malloy染色对细胞团内的膜岛细胞进行鉴定,细胞团染成淡黄色,未见有不同染色的膜岛样细胞。因此-,通过尼克酷胺高糖诱导BMMSCs分化形成了膜岛素分泌细胞一,未形成膜岛样结构。尼克醜胺诱导是种简单、快速、有效经济的化学试剂诱导方法,相比较使用附加基因操控诱导方法更容易控制。Czubak等在两部诱导方法中,添加膜腺生长微环境所需的营养因子,首先将骨nes一髓间充质干细胞诱导成tin阳性细胞,然后再将这类细胞添加膜岛发育过程中所需的生物因子最后形成膜岛素分泌细胞。这类化学试剂诱导是可W提窩多能干细胞的编程效应,在功能上取代转录因子外生效应,支持纯化学海合物诱导方法可改编细胞分化程序t233。类似的诱导实验在国内UW学者李艳华实验报道,骨髓间充质干细胞从长梭形变化为多角形及后期的聚集成团。-MSCs的差算性比较尼克醜胺诱导PSC与BM。课题组前期从膜腺中分离了一类单个大核、折光透亮、球形,Nestin阳性表达的PSC,细胞形态类似于本实验骨髓中获得的间充质干细胞。在相同的诱导条件下,诱导不同胚层来源的干细胞后结果存在明显的差别。从下几个方面可分析;①细胞团形态比较-,BMMSCs诱导后形成的多个细胞聚集组成的细胞团,细胞团表面凹西不平,周围无被膜包裹。PSC诱导后汇聚形成细胞34 体外诱导晉髓源间充质干细胞分化为演卸的初步探巧20。届硕±学位论文团,细胞团体积大,细胞团表面平整,周围有完整被膜包裹。③细胞团DTZ-MSCs形成的细胞团部分着色染色比较,BM,虽然延长诱导时间,细胞团的染色深度较前增加,而仅中也部分染色;PSC形成的细胞团全部染色,诱导3w即可见DTZ染色细胞团呈栋红色。因此,不同来源干细胞在诱导条件及诱导时间相同的情况下,骨髓来源的间充质干细胞分化后膜岛素分泌的强度较低llor。⑤May染色比较,对不同膜岛细胞鉴别主要依赖膜岛细胞胞浆颗粒染色不同-。早在1931年Bloom等首次使用Mallory-ha化ideninazanA、B、DS染色法对人的膜岛进行区另[J,观察到种不同a一的族岛细胞。柳洁等对MlloryH色法染色进步优化后,方法简便,S操作简单-MSCs形成的细胞团,族岛内细胞显色清晰。BM攀色后只见淡黄色的类6细胞,并未有不同膜岛细胞;PSC形成细胞团可见两种膜岛细a胞,细胞团中间部分的6样细胞及周围的样细胞,细成结构上与正常膜-MSCs诱导后形成了膜岛素分泌细胞岛相似。④诱导结果比较,BM;PSC诱导后形成的是膜岛样结构,膜岛样细胞团,细胞团内鱗胞具有分泌族岛素功能。通过实验结果总结,不同胚层来源的干细胞尼克醜胺诱导后,诱导结果是不同的BM-MSCsPSC的。考虑原因有①跨胚层向膜岛方向分化与同胚层分化是不同基因复杂调控的结果。②尼克酷胺诱导试剂尚不能模拟膜-MSCs分化为膜岛样结构腺生长微环境诱导BM,需要更适宜的化学或细胞因子诱导BM-MSCs跨胚层分化。4-.膜朦组织裂解液诱导BMMSCs2007年Chang等指出体外微环境和内在基因共同决定干细胞的分化-MSCs向,微环境在BM膜岛方向起重要作用。干细胞表达多细胞谱系的mRNA,多向分化潜能的干细胞在特定微环境中伴随有生理环境改变35 体外诱导骨髓源间充质干细胞分化为膜岛样结构的初步探巧20。居硕±学位洽文UW-MSCs仅形成了可分化为指定细胞类型。由于使用麽克醜胺诱导BM膜岛素分泌细胞,形成了细胞聚集成团而周围未有被膜包裹,而且诱导形成""的细胞菌数量少,形成细胞团的效率低。Fei等在2014年研究报道指出受损膜岛细胞分泌的转录蛋白影响干细胞增殖及分化-,可通过BMMSCs分化为膜岛样细胞团途径达到修复膊岛的目的。在2011年,课题组前期李琴等通过也肌级织裂解液模拟了微环境-MSCs分,成功诱导BM化为具有自律搏动的私肌组织样结构。这些数据和结果给了实验研究重要BM-MSC?启示,在膜腺微环境中s跨K层分化结果是怎样其他学者Chen"3U"-MSCs与-等请Oh等通过BM成熟膜岛共培养途径,成功诱导BM"53sMSC分化形成了騰岛素分泌细胞,体内实验也证实大鼠膜岛移植增强受损小鼠膜腺目细胞的增殖及促进膜岛素分泌改善糖尿病症状。我们在膜腺组织裂解液培养过程中观察到BM-MSCs诱导后与麽克醜胺细胞形态变化明显不同。诱导8d可见球形干细胞的大量扩增、聚集,伴有…少数拉丝样分化导28d-MSCs分化形成BM;诱类折光透亮的细胞,诱导31d细胞47d可扩增后聚集成团,诱导见形成的细胞团周围有被膜包裹,细胞团内大量体积小细胞组成-、细胞团表面平整(巧g4f)。DTZ染色可见形成的细胞团大部分呈掠红色,少部分与正常膜岛染色相似呈猩红色一F--i4艮TPC反也进nsidn〇);步检测到诱导后细胞ii基因表达gg;形成的细胞团数量多,制成石蜡切片W免疫组织化学染色观察到踪色阳性染色的膜岛素阳性细胞。可见膜腺组织裂解液模拟膜腺微环境,除了能够提供干细-胞稳定的生长环境干细胞扩增-s、聚集,也能成功启动BMMSC向膜岛方向的分化。膜岛样细胞团Mallory染色可见不同染色的膜岛样细胞:染淡黄色的类目细胞数量少,位于细胞团周边;染红色的类a细胞为主,位于细胞团中央(巧4-h)g。36 体外语导晉髓源间充质干细胞分化为廣岛样结构的初步探巧20。届硕±学位论文-MSCs形因此,膜腺组织裂解液体外诱导BM成了由不同类膜岛细胞组。13成的具膜岛素分泌功能的膜岛样结构,结构周围被膜包裹在20年,LW义e等也使用膜腺组织裂解液诱导BM-MSCs,结果报道形成了膜岛素分泌细胞,,该实验获得的梭形贴壁的间充质干细胞诱导后聚集靠披而未形成膜岛样结构,干细胞的形态变化及诱导结果与本诱导实验不同,分析原一-因可能为:BMMSCs、本实验获得的是类高度可塑性的,细胞球形单个大核,此类形态的间充质干细胞为幼稚型干细胞,处于未分化或较低的分。化状态,具有干细胞的典型特征,具有更大的分化潜能特性BM-MSC递异性比较膜腺组织裂解液与尼克酷胺两种方法诱导。①细:胞形态变化的不同膜腺组织裂解液诱导干细胞扩增,可见扩增分裂象;一BM-MSCsBM-MSCs分化形成了类透亮细胞扩增后成团;尼克醜胺诱导一未见明显扩增,细胞贴壁分化后呈小簇样聚集,后进步聚集成团。②细胞团形态比较:膜腺组织裂解液诱导形成有被膜包裹的细胞团,显微镜下观察可见细胞团内大量体积小的细胞组成,细胞团表面平整。尼克醜胺形成的细胞团由数个体积较大的细胞聚集组成,倒置显微镜下观察细胞团表。面凹凸不平整,细胞团周围无被膜包裹⑨DTZ染色结果不同:正常膜岛双硫踪染色为猩红色,尚未分化成熟的细胞团DTZ染色不着色或着色不明显,双硫踪染色可反应诱导后细胞胞浆分泌锋离子的结果,是膜岛细胞内分泌功能活动的表现。膜腺组织裂解液诱导21d形成的细胞团全部染色,-染色深、呈掠红色(Fi4)23dgg;尼克酷胺诱导形成的细胞团染色浅,细F-此ig3)胞团少部分染色呈栋黄色,染色浅(g。因,在相同诱导时间,膜-MSCs后形成的细胞团胞浆内粹离子更丰富腺组织裂解液诱导BM、分泌功。Mallo能更活跃;可推测膜腺组织裂解液相比较尼克醜胺诱导效能高④ry染色结果不同:族腺组织裂解液诱导50d形成的细胞团Mallory可见细胞团37 体外诱导骨髓源间充质干细胞分化为膜岛样结构的初步探巧20。届硕±学位论文内周围嫩黄色及中必红色的两种细胞。尼克酷胺诱导54d形成的细胞团Mallory染色可见染成淡黄色,未见不同染色的细胞。5.构建膜岛样结构的意义总结膜腺组织裂解液与尼克醜胺两种诱导方法-,尼克醜胺诱导BMMSCs分化形成了膜岛素分泌细胞,诱导效能低。膜腺组织裂解液中存在的可溶性小分子或蛋白提供干细胞向膜岛方向分化的壁貪微环境,模拟了体内膜腺微环境;膜腺组织裂解液作为天然生物诱导剂成分更接近于机体微环境,裂解液中存在的细胞因子可能在间充质干细胞与膜腺细胞之间的BM-MSC交换中起到重要作用;可体外诱导s跨胚层分化为膜岛样结构。一膜岛样结构是体外诱导途径获得的,是类由多种膜岛细胞组成的具有膜岛素分泌功能细胞团。许世清等秀导化胎来源的PSC形成的膜岛样结构,免疫英光细胞化学染色可见诱导形成的细胞团内存在分泌膜岛素和膜岛血糖素两种族岛细胞一。膜岛样结构的形成相比较单的膜岛素分泌细胞,对促进膜岛目细胞存活和调控族岛素的分泌都具有重耍的意义。膜岛目细胞成熟及膜岛素的释放与膜岛a细胞关系密切。膜岛结构中的a细胞化P-分泌膜高血糖素肤1,能够促进膜岛样细胞团的成熟,增强膜岛样细bw胞团对葡萄糖敏感性。Marchetti等和化kami等正实a,膜岛细胞Gcg基因编码化P,保护膜岛目细胞内分泌功能,促进膜岛素基因的转录及增加膜岛素的合成和分泌。体内移植实验也证实了膜岛样结构的重要性—[4。4"a,缺乏细胞的膜岛移植不利于膜岛素释放,移植后比完整的膜岛移植的膜岛素释放水平低及生存时间也显著降低。构建的膜岛样细胞按照类似膜岛细胞的结构方式组成,各种分泌功能的膜岛样细胞相互调节,形成的膜岛样结构分泌膜岛素功能才能趋向完善,推测膜岛样结构是体外获得一功能膜岛、体内移植治疗突破的关键因素之。38 体外巧导冒髓源间充质干细胞分化为膜岛祥结构的初步探讨20。届硕±学位洽文总之,膜腺组织裂解液诱导形成的膜岛样结构在膜岛细胞的构成比例及方式上与与正常膜岛还是存在较大的差距。正常膜岛0细胞位于膜岛结构中必、占膜岛细胞总数的70%或[^上;a细胞占少部分,位于膜岛结构-MSCs形成了两种类型的膜岛样细胞周边。虽然诱导BM,但膜岛样结构内a细胞占大部分比例,位于膜岛中必;目细胞位于周围,占小部分比。例考虑形成的膜岛样结构与正常膜岛成熟度存在差距,膜岛素释放水平有待进一步实验探讨。39 体外诱导晉髓源间充质干细胞分化为膜巧样结构的初步探讨20巧届硕±学位论文结论1.采用优化的自然沉降与差速贴壁培养相结合的实验方法,可建立稳定的BM-MSCs培养体系-,获得并建立BMMSCs系,为后续诱导实验提供可靠的种子细胞。2-.尼克酷胺定向诱导BMMSCs可形成膜岛素分泌细胞,但未能形成膜岛样的结构。一3.膜腺组织裂解液中存在的天然生物因子,可能在定程度上模拟了膜腺的微环境-MSCs形成了由类a,诱导BM细胞与类目细胞组成的,有完整被膜包裹的膜岛样结构。40 体外诱导骨髓源间觸干细胞分化为廣巧麟构的初步親寸20巧届硕±学位论文存在问题与展望一实验通过自然沉降法与贴壁培养法相结合,获得了类高度可塑性的-MSCsBM,为后期的诱导分化提供了实验诱导的种子细胞。实验初步完成及比较了尼克醜胺与膜腺组织裂解液两种诱导方法。存在问题:1.尼克醜胺诱导形成了族岛素分泌细胞,形成的细胞团数量少,诱导效能低。’2-.仅仅初步探讨了中胚层来源的BMMSCs分化为膜岛样结构,后期需要开展功能及其体内的实验。展望;1-、本实验主要探究了BMMSCs向膜岛方向分化过程中的细胞形态变化特,点,后期实验可运用分子生物学技术和方法适时开展蛋白质及其基因组学方面的研究。一2H维支架环境下诱导BM-s形成膜岛样结构、进步在MSC,为体外构建人王族岛做初步探讨。41 体夕惯导昼髓脯司充质巧田胞分化为膜岛样结构的初步探讨20。届硕±学位论文附图:mF--igla;原代培养48h可见折光透亮的细胞,Fib:原代培养4d,,gl可见H角形细胞中间散在贴壁的单个大核球形细胞贴壁展开.散在折光亮的圆形细胞F--ilc=篡二代培养4d,细胞球形,单个大Fid;第二代培养4dggl,折光透亮的球形,核、折光透亮集落分布细胞11-1----/M2040022040928P/)I01(10)M201410122040928P02(1011:弟二代培养4d折光透見的细胞形,-f:第;代培养7d球形干细胞贴壁分化黑J跌,M20--X)150.1320150127P20K20-^503l8-0^X)150303P02(1042 体外语导骨髓源间充质干细胞分化为膜岛样结构的初步探讨20。届硕±学位论文F--ig2a=成骨诱导3d,可见细胞拉丝样变化Fig2b:成骨诱导2ld/分化的细胞交错分巧)--—11111:4加1^化日〇1巧11【/)111:]exame1asonel1t/J服04日日2040叫北12041)343[1日MS204^42014024dhC014103d2lO*::如;龜這議?-F-出成背巧导〇加ig2c;成唱诱4^25d分化的细胞刚裂,来尖成闽Fig2,分化形成的细胞団.--胳O. ̄r〇:JlJS20U()2ldexaji!eUiason(20l4)3d:35(XO)M沿(>1112化:01410。d(xai化TiiasotwQOHIl3(l巧/lO)Hl11!i心議-e-F:=ig2成骨诱导后茜素红染色,呈红色的钓结节Fig2f成骨诱导后AKP染色可见胞浆内黑色钩盐沉权MS20H------X122920141024dexainet'hasone20141103d就(X10JMS201如32720150303dexa!iiethasone201如312dl5(10;国顔-6i-F1i(/:iig2g;成脂诱导1c,油红0染色脂滴染成红色MS2日加解]o M20I41001030(/10MPJ011014030ndii121/0)42049)400629icimmde204l004d(1r,——Kaw—liirPW占-Fc4d-ig3:尼克離胺诱导Fig3d;尼克醜胺诱导lOd一细胞进步分化,出现成团趋势球形细胞分化形成小簇样聚集---201101naciname110--MP4008240930X1)MP2011101iacname110l><1iid20404d4(〇404240930niid20404d0(0)-F-i3e:尼克酷胺诱导9dFi3f:g1形成的细胞团g尼克離胺诱导22d细胞团增多MP20-nacname-(X)--nacnameX14102320140930iiid20141004dl920MP2U141犯62日140930iiid201410(M祀2(如)44 体外语导育髓源间充质干细胞分化为膜岛样结构的初步探讨20。届硕±学位论文-0Fi;尼克說胺诱导23d巧硫腺染色可见细胞团染色浅,少部分染成掠黄色(X4)g3g,--出M1201490iacnamde;04(/20)P20410了203iii2110043F-440ig3h;尼克說胺诱导别,项硫腺染色可见细胞团部分染成掠红色(X)11-nacname/MP2042n20)141027iiid20UU05d45Pl(40F-,40ig3i:尼克酌胺诱导54dMallo巧染色可见细胞团染成淡黄色(X)--acam--M〔)P201412巧20141021niinide2014U05d54PIX4045 体外语导畳髓源间充质干细胞分化为膜岛样结构的巧步探讨20。届硕±学位论文國-■Fia-g4:族腺组织裂解液1秀导8dF4b:膀腺组织裂解液诱导28dig一可见球形细胞扩增.部分拉丝样分化细胞分化形成类折光呈浅紫色、透亮的细胞,细--lsateWU口SdSP(/日;y1I胞球形,大小不等,密集分布服]日-1412262014111TIvsat记0H1128祀8m〔/]0■)--Fig4c;膀腺组织裂辟液诱导3ld円g4d:膜腺組织裂解液诱导37d可见折化透亮的细胞扩增后聚集成团团内细胞出现向多个细胞团分化趋势麵龜F-7di4e:膜腺组勤裂解液诱导4g^^F夷形成的细胞团有被膜包裹揣aJ點SSIST细胞体积----,MP201501142047lsate20U2J?d47pCX40),胞浆比例大1niynl小单个核HP0--21加1182日141了Wsate14n28d52PC/40J1120l46 体夕隙导骨髓源间充质干细胞分化为膜岛样结构的初步探讨20。届硕±学位论文F-ig4g;膜腺组织裂解液诱导21d,双硫腺染色可化被膜包裹的膜岛样结构染稳红色2----MP20----Xl47〇42〇lsate204203d2P(X0422T20141120lsate20141203d21Pl20)HP01222]1Iy11Il1)11y(.議1-Fih:峽腺组织裂解浪诱导;50d,Maorg4lly染色W见细胞团周围染成淡黄色,中如染成红色MP201--泌e--/如1232014112llyt20141203d加Pl(40)遂泌^^撼-52d-FFi:52dig4i;膜腺组织裂解液诱导g4膜腺组织裂解液诱导jnsuln?可祀染色ii免疫组织化学染色见细胞团踪色阳性染色,可见多个细胞组成的细胞团----CMP;l〇82047lsate2〇428do2PX40>^O3111111y]11l--sae--C/)MP2015011820141117lyt20Hi128d52Pl4047 体外语导骨髓源间充质干细胞分化为膜岛样结构的初步探讨2Q。届硕±学位论文ABCH^B28S18S■F-ig5a:RNA琼脂糖凝胶电泳结果A-:BM服Cs尼克醜胺诱导23d总RNA琼脂糖凝胶电泳结果B:BMMSCs膜腺组织裂解液诱导23d总RNA琼脂糖凝胶电泳结果C诱导前BMSCs总RNA琼脂糖凝胶电泳结果麵F--i5binsuing:l基因及P内参RTPCR扩增产物电泳图A:空白对照组B-:BMMSCs尼克醜胺诱导23dC-MSC:BMs膜腺组织裂解液诱导23dD:BMSCs诱导前E:markerFGH—:目ctin、、a内参48 体外诱导晉髓源间充20。届硕±学位洽文]賢F细胞分化为演岛样雛的初步探讨参考文献山co-山lanusAHolzGGTheiseNDetal.Invivoderivationofsecometent,,,gppancreaticendocrinecellsfrombonemarrowwithoutevidenceofcellfl-isionJClinInvest2003,111(6);843850.,[2]KolfCM,ChoE,TuanRS.Mesenchymalstromalcells.Biologyofadultmesenchemce-ymalstlls:regulationofniche,selfrenewalanddifferentiation.ArthritisResTher2007(1)。04.,^3t-ZhanY,ShenWHuaJetal.Pancreaicisletlikec山s1;ersfrombone[]g,,emce-marrowmesenchymalstllsofhumanfirsttrimesterabortuscancurestretozoc--ininducedmousediabetes.Reuvenation民es^01013(6):695pj,706.4XuYXChenLHouWKetal.Me化nchymalstemcellstreatedwi化rat[],,,pancreaticextractsecretectokinesthatimprovetheglcometabolismofyy-diabeticrats.TranslantProc200941(5:18781884.p,,)JAuM--ianJLuKetal.Generationofinsulinroducinisletlikeclusters口]g,,,pgfrom-humanembronicstemcells.StemCells200725(8):19401953.y,,6FanCGZhanJZhouJR-Theraeutic饥entialsofmesenchmalstem[],gQ,ppyce-llsderivedfromhumanumbilical巳ord.StemCell民ev2011,7(1);195;>207.7CiceriF,PiemontiL.Bonemarrowandancreaticislets:anoldstorwith[]pynewersectives.CellTranslant201019(12):151^1522.ppp,,-脚MilanesiALeeJWXuetal.Differentiationofnestinos出vecells,,Q,pderivedfrombonemarrowintoancreaticendocrineandductalcellsinvitro.JpEndocr-inol2011209(2):1%201.,,49 体外读导骨髓源间充质干细胞分化为膜岛样结构的初步親■寸20。届硕±学位论文anan-口H,Z,iA,etal.Characterizationofinsulinroducincells]WgKgLpg--cederivedfromPDX1transfectedneuralstemlls.MolMedRe2012,6p,(6)-:14281432.10民ahmat-iSAlianiNKadivarM.Invitroenerationoflucoseresonsive[],j,ggpinsuli-linproducingcellsusingentviralbasedpdx1genetransductionofmouseC57BL/6mesenchmalstemcells.BiochemBiohsRes()ypyCommun^0-13437(3):413419.,[11]MinguellJJ,EricesA,CongetP.Mesenchymalstemcells卫xpBiolMedMawood20012266-():507520.(y),,12BeerNardiN,daSilvaMeirellesL.Mesenchmalstemcells:isolation,in[]yyvitroexansii-ionandcharacterzaton.HandbExPharmacol2006174):249pp,,282.[13]李鲁生,张涵,王成俊,等.骨髓间充质干细胞的分离方法和生物学特性.-中国组织工程硏究与临床康复,201化14(10):18691873.14WuJYLiaoCXuZPetal.Amodifiedmethodtoisolateandidentifthe[],,,[yadu"mesenchmalstemcellsfromhumanbonemarrow.ZhonuoShiYany]gg2006-XueYeXueZaZhi14(3):557560.,,[15]GottipamulaS,AshwinKM,MuttigiMS,etal.Isolation,expansionand-macharacterizationofbonemarrowderivedmesenchylstromalcellsin-serumfreecond1-itions.CellTissueRes204356(1):123135.,,[1巧TangDQ,CaoLZ,BurkhanitBR,etal.Invivoandinvitrocharacterization-ofinsulinroducincellsobtained任ommurinebonepgmarrow-.Diabetes2004^(7):17211732.,,17Scho巧eweenthes-ld民.Therelationshibetleencolonformincelland[]ppygthehaemoo--ieticstemcell.BloodCells19784(12):725.p,,50 体外诱导骨體源间充质干细胞分化为膜皂祥结构的初步探巧2Q。届硕鮮位论文1Du\dllieSAtaUMSounacerAetal.Themesenchmecontrols化etimin[,,,糾yg-ofancreaticlffe-betaceldirentiation.Diabetes200655(3:582589.)p,,lirtiYSLeeJJ,ShinJS,etal卫nhancementofmouseancreatic[^K,preenera-gtionandHITT15cellproliferationwithratancreaticp卫-extractiochemBiophsResCommun,2003,309(3):528532.y0LL-YaniSHatchHetal.虹vitrotrans出瓶rentiationofadultheatic口]g,,,pstemce-llsintoancreaticendocrinehormoneroducincells.ProcNatlAcadppg-SciUSA200299(12:80788083.,,)2So--1riaB.Invitrodifferentiationofpancreaticbeta[]ce--lls.Differentiation20〇68(45):205219.,L22ZalzmanMGutaSGiriRKetal.Reversalofherlcemiinmiceb[],p,,ypgy黎yus-inghumanexandableinsulinroducincells姐筋rentiated负omfetalliverppgroenitorlll-ces.ProcNatAcadSciUSA2003100(12)^2537258.pg,,23GaoR,stinovJ,PulkkinenMAetal.Characterizationofendocrine[]U,progenitorcellsandcriticalfactorsfortheirdiferentiatio打inumanadult兵ancreat-iccellculture.Diabetes200352(8):20072015.p,,-24CzubakPBoarskaJunakATabarkiewiczJetal.Amodifiedmethodof[],j,,'insulinroducll-incesenerationfrombonemarrowderivedmesenchymalpggstemcellsJDiabetesRes2014014(628591.,^-mo-25IchidaJKBlanchardJLamKetal.AsmaUleculeinhibitoroftfBeta[],,,gsinalinrelacessox2inreroramminbinducinnano.CellStemggppggyggCe-ll20095(5):491503.,,[26李艳华,白慈贤,谢超,等.成人骨髓间充质干细胞体外定向诱导分化为]-族岛样细胞团的研究.(6).自然科学进展,2003,13:5%59727寇亚丽..[],胡利霞,李琴,等膜腺干细胞体外培养扩増的方法中国组织工2011-程研究与临床康复15(10):18191822.,,51 体外深导膏髓源间充质干细胞分化为膜岛样结构的初步探巧20巧届硕±学位论文[28]柳氣张雪衔李莉Mallory氏膜岛细胞染色法的改良现代生物医学进0077(-89展,212):188818.,口9]ChangC,NiuD,ZhouH,etal.Mesenchymalstemcellscontributeto-insulinproducingcellsuponmicroenvironmentalmanipulationinv-itro.TranslantProc2007;39(10):33633%8.p,,[30]TremainN,KorkkoJ,IbbersonD,etal.MicroSAGEanalysisof2,353exs-nre化edgeneinasingleceUderivedcolonyofun出fferetiatedhumanpmesenchymalstemcellsrevealsmRNAsofmultiplecelllineages.StemCe-lls200119(5):408418.,,lFeiYXie打WanYetal.Differentiatio打ofbonemarrowmesenchmal口],,g,[ystemcellsintoinsulinroducincellsinducedbyratinuredancreatictissuepgjp"Wa-extract.ZhonuoXiuFuChon打船iKeZaZhi201428(5):625632.]ggg,,2、口李琴,赵文靖,寇亚丽,等.也肌组织裂解液诱导骨髓间充质干细胞向心]6-0.肌样细胞的分化.中国组织工程研究与临床康复,2011,15(10):172173--3ChenW,BeumSOareAddoLetal.Promotionofbetacell口]g,p,出fferentiationinpancreaticprecursorcellsbyadultisletcellsdocinolo-.Enrgy2009150(2):570579.,,〇hBJOhSHChoiJMetalCo-lturewihMalCllsAugmentsPW.cuttureIsete,,,th-eDifferentiationofInsulinProducinCellsfromPluriotentStemgpCells.StemCellRev,2014,[3^KanitkarM,Bhonde民.Existenceofisktregeneratingfactorswithintheancreas-.RevDiabetStud20041(4):85192.p,,1口6]XieH,WangY,ZhangH,etal.Roleofinjuredpancreaticextractpromotesbonemarrow-dervedmesenchiymalstemcellsefficientlydifferentiateinto-insulinroducincells.PLoSOne20138(9):e76056.pg,,52 体外语导晉髓1间充质干细胞分化为膜岛样结构的初步探讨20。届硕±学位论文口7]许世清,口秀丽,张文健,等.诱导干细胞分化的膜岛细胞形成膜岛样结构-的实验研究.中国医药生物技术6):417423.,2009,4(*-38MarchetiFLui民BulianiMetal.AlocallucaonHkeetide1[],p,g,ggppGLP-sstem1inhumanancreaticislets.Diabetologia201255()yp,,(12)-:32623272.39FukamiASeinoYOzakiNetal.Ectoicexressio打ofGIFinancreatic[],,,pppbeta-cellsmaintainsenhancedinsulinsecretioninmicewithcompleteabf--senceorolucaonderivedetides.Diabetes201362(2);510518.pggpp,,[40]LiG,YeL,LiJ,etal.Imactofisletalhacelllosso打insulin[pp-secretion.Zhonhua巧XueZaZhi200282(20):1427I431.]g,,4anZhanWCa-HiHetal.alhaCelllossfromisletimsitsinsulin["Wg,gj,pp破secret-ioninvitroandinvivo.Islets20113(2):5865.,,53 体外诱导骨髓源间雜干细胞分化为膜岛样瓣的初步探讨20。届硕±学位论文?综述?体外诱导骨髓间充质干细胞向膜岛方向分化的研究进展随着间充质干细胞的深入研究一一,在代谢疾病领域的主要疾病之糖尿病在实验研究领域越来越受关注,糖尿病由于膜岛素分泌绝对缺乏或膜岛素抵抗,使人体内葡萄糖不能作为有效能源,葡萄糖沉积于血管、器官等引发的一系列的伴随症状。目前,治疗的有效途径是体内注射族岛素及口服降糖药,这两种方法只能是从症状上改变表观,并不能解决实质性-膜岛功能受损一根本的问题、膜岛器官的衰竭。骨髓间充质干细胞作为种可再生资源具有自我更新、分化潜能;由于其易获取、来源稳定、研究可靠等特性-,越来越多的基础及临床实验用于探索多能干细胞骨髓间充W-MSC质干细胞(BMs)在膜岛方向的治巧作用。1-MSCs?、什么是BM在骨髓内富含有多种类型的干细胞,包括间充质干细胞、造血干细BM-MSCs是来源于骨髓的成体干细胞胞和内皮祖细胞等。,存在于骨髓中的未分化细胞多能干细胞,起源于早期中胚层,具有干细胞的共性(即自我更新及多向分化能力、非终末分化细胞、缺乏分化标志、无限增殖分裂-MSC、通过对称性和非对称性性两种方式生长等),BMs可W分化出多种细胞、组织等,但分化潜能不及全能胚胎干细胞,组织干细胞失去了W发育成单个个体的能力。Calan于1991年把骨髓中这种具有粘附于培p养皿表面-MSC、在体外高度扩增、并可多向分化的细胞群命名为BMs。2、骨髓间充质干细胞有哪些特性?2.1生长特性54 体外诱导晉跑源间充质干细胞分化为膜岛样结构的初步探巧20。届硕±学位论文体外培养时发现骨髓间充质干细胞具有一般细胞生长规律(滞留期、指数期、平台期),实验主要采用全骨髓贴壁培养法,原代培养4h后细6h胞开始贴壁,内贴壁完成,刚贴壁的细胞光镜观察类似成纤维的外观,呈圆形或者纺锥形,与成纤维细胞形态类似。随着培养时间的延长,可观察到有明显的胞饮和细胞分裂活动一;细胞体积进步増大、出现克隆样生长,可见兰角形、多角形;培养3d左右细胞长满瓶底需及时传代。由于间充质干细胞贴壁生长的特性,通过控制消化酶与消化时间不断提高间充质干细胞的纯度一,般传至第3代纯度可达95%。传代后球形细胞减少,梭行及多角形较多,有学者认为形态较小的为再循环干细胞,有较强的克-MSC隆増殖能力;形态较大的细胞为成熟BMs,其克隆形成率低。2.2标记特性及鉴定方法-MSCs具有多种标志物BM,兼具间充质、内皮细胞、肌肉细胞的特征;包括生长因子、细胞因子、粘附因子、受体及整合素。目前尚未刷选出其独有的标志分子一。般认为细胞粘附因子CD44、CD54是间充质干细胞的重要标志。巧44是细胞表面糖蛋白,与细胞骨架相互作用,使间充质干细胞与细胞外基质蛋白结合,为其提供生长错定生长位点。CD54为细胞间粘附因子,介导细胞与细胞及细胞外基质的粘附。由于间充质干细胞具有自我更新、髙度增殖的干细胞特性,CD73、CD105、CD90、CD29等表一-MSC达也阳性。目前实验中般采用排除法和退逆法对BMs鉴定。①排除法:不表达内皮细胞、成纤维细胞、造血干细胞及血细胞抗原CDUb,CD45、CD34等,表达干细胞抗原CD105、CD73、CD29、CD44等排除造血干细胞。②推逆法:利用其多向分化潜能的特性,给予适当的诱导因子,细胞出现分化表型,如诱导成骨、软骨、脂肪方向分化W推逆其为BM-MSCs。55 体外诱导晉酷源间充质干细胞分化为膜岛样结构的初步探巧20。届硕±学位论文2.3归巢特性BM-MSCs能自动归巢于损伤及炎症区域,炎症组织产生大量的细胞1231-sSa因子MSCito等,BM有向损伤组织趋化的能力。首次证明了送种特M-MSCs性,在该研究中将标记的B从静脉内注射到健康小鼠体内,发现在骨髓中存在外来的间充质干细胞,而当也脏存在梗死区域后,外源标记ang的干细胞大量的集中在梗死区域。W等通过模拟也肌梗死病例,将标记的间充质干细胞注入大鼠巧主动脉内,观察到在形成的癒痕组织中出现有单个或成簇样的纤维原样细胞,;而癒痕的周边呈正常必肌细胞表型认为间充质干细胞通过冠状动脉可向也肌梗死局部趋化BM-;目前认为MSCs归巢由粧附因子和趋化因子等介导。么4可塑性BM-MSCs具有多向分化潜能的特性称为可塑性;间充质干细胞的分化条件包括体内分化和体外分化两种。体内分化表明成体干细胞的分化受细胞与细胞、细胞与细胞外基质相互作用及各种体液因素的影响,指出壁-蠢(niche)是BMMSCs在持定兰维空间结构生长微环境。体外的诱导环境多数通过模拟这一微环境途径来实现的。目前证实间充质干细胞至少可向W下成熟细胞分化,肌细胞、骨细胞、成纤维细胞、上皮细胞、神经BM-M细胞、肝细胞、抓腫细胞等;因此可见SCs可塑性能力强大。2.5免疫调节性BM-MSCs可通过多种途径发挥对机体免疫细胞生物学的调节作用,体外研究表明,间充质干细胞可抑制混合淋己细胞(MLR)或植物血凝素(PHA)刺激引起的T淋巴细胞增殖,在MLR初始阶段的第3d加入间充质干细胞,能够显著抑制MLR增殖,且抑制效应是剂量依赖性,即体内fi"-MSC注射的BMs数量越多,产生的免疫抑制作用越强。Krampera等56 体外诱导晉髓源间充质干细胞分化为膜岛样结构的初步探巧20巧届硕±学位论文在实验中取BM-MSCs上清液与T细胞进行赔育抑制的T细跑增殖作用消BM-MSC失,认为s可产生可溶性的细胞因子,通过细胞间的直接接触作用而W阻碍T细胞与抗原递呈细胞的接触,从而实现抑制T细胞增殖的效果。3-、BMMSCs在膜岛方向研究成果一BM-MSCs的跨胚层分化作用。,使治巧糖尿病又多了条途径现阶BM-MSC段人们已经成功的将s移植到患者体内用于治疗骨组织缺损和也肌BM-MSC梗死等疾病,这些临床实验结果使得诱导s分化为膜岛细胞成为治疗搪尿病新的发展方向。3.1免疫调节治疗-MSCs免疫调节作用在糖尿病研究实验结果中表明-BM,BMMSCs可W达到减輕自体免疫反应对新生成目细胞损害作用。Kang等证实,在自体免疫反应导致6细胞大量损害后-MSCs,BM移植可W逆转,:鼠的高血糖症。在其他的报道中,注射骨髓间充质干细胞可W抑制自体^应中的T细胞功能+,提高转录蛋白FOXP3监督T细胞、重建外周免疫耐受。1511Koima等体外注射骨髓到正常模型鼠体内,在膜腺腺泡中观察到表达j膜岛素原的骨髓获得细胞。3.2体内移植治疗在糖尿病早期阶段向大鼠体内注入BM-MSCs可W増加膜岛素受体(IRS-1)B及蛋白激酶憐酸化,从而改善外周膜岛素抵抗,相反在糖尿病鼠晚期阶段膜岛素敏感性未见改善BM-MSCs,实验表明能够加强目细胞功1271BM-MSCs能W纠正高血糖症状。也有学者提出,或其释放的营养因子可W起到保护残存目细胞的作用,促进内源性干细胞向目细胞增殖、减少外周膜岛素抵抗,W改善糖尿病症状。Phadnis等研究糖尿病患者微环57 体外诱导骨髓源间充质干细胞分化为膜岛样结构的初步探讨20。届硕±学位论文hBM-MSCs)的影响境对非糖尿病来源的骨髓间充干细胞(,表明糖尿病微环境通过细胞外信号、微环境W及内在的遗传程序从干细胞的早期阶段就开始影响干细胞的分化;加入胎儿膜腺裂解液模拟高血糖糖尿病壁臺环-MSCs分化了形成膜岛样细胞团-境,犯M,而来源于犯MMSCs可W通过体外编程形成了更为成熟的膜岛样细胞团,表明糖尿病高血糖微环境在体内外BM-MSCs的分化中起到重要的作用。3.3替代治疗目前0细胞治疗的主要方法是通过诱导BM-MSCs定向分,替代膜岛化而来。化等将由大鼠间充质干细胞诱导分化的膜岛样细胞团移植到?糖尿病鼠肾包膜下,结果发现移植后23d小鼠血糖水平开始恢复正常;移植到后17d后将6只模型鼠的移植物移去,导致糖尿病鼠重新出现高血糖并且陆续死亡,而其余3只接受移植的模型小鼠血糖水平维持相对正常达90d。相同的实验现象在Tang实验中也有报道,将诱导分化的MSCs注射到模型大鼠体内,Iw后与注射前相比较血糖水平有下降,而注射未分化的MSCs及空白对照组与注射前血搪水平没有明显变化。4M-MSCs向族岛、B方向的诱导途径膀腺细胞的发育在胚胎时期按照先后顺序顺序完成,首先胚胎干细胞+形成限定的内皮细胞,其次诱导内皮细胞形成PDX1膜腺祖细胞,最后形成的内分泌祖源细胞再最终形成膜岛素分泌细胞。模拟这种阶段性分化方11"法,实验证实间充质干细胞诱导效率显著增加,且分泌产物接近人体正常0细胞所分泌及对多种分泌刺激产生应答反应。现阶段的实验诱导方法大都根据此阶段方法模拟诱导间充质干细胞向膜岛素分泌细胞分化。总结目前的诱导方案。,大致有W下几种4.1化学试剂诱导58 体外i秀导晉範源间充质干细胞分化为膜巧的巧步探讨20。届硕±学位论文是目前最常用的诱导干细胞分化方法-,常见的化学诱导剂有目细胞调节素、活化素、尼克酷胺、碱性成纤维生长因子、内皮细胞生长因子、B2-琉基立醇等干细胞生长因子、;7、。所用的方法按照不同阶段所用的试剂的不同一,大致分为步法、两步法、H步法。一(1)步诱导法也称定向诱导法,在诱导过程内使用成分相同的培养液。Chen等研究大鼠BM-MSCs在体外经数次传代后在含有血清的^DMEM中加入6琉基乙醇和尼克醜胺预处理24小时--,然后在无血清的HDMEM培养液加入6琉基置醇和尼克醜胺10小时后,诱导后干细胞由纺煙状变为圆形或楠圆形的膜岛样细胞团tin蛋白表达及记录到诱导不同f间段膜岛,检测到nes|素量的变化情况;移植诱导后形成的细胞团于糖尿病模型鼠体内,免疫萊光实验证实了糖尿病鼠膜腺中存在形态类似族岛样细胞的细胞团,并检测KBM-MSC出微量膜岛素分泌;证实了s在特定的诱导条件下能够分化为具有,膜岛素分泌功能的膜岛样样细胞;因此得出骨髓细胞存在膜体细胞能^够分化为具有功能的内分泌细胞。(2)二步诱导法分两个阶段诱导,两个阶段的诱导液成分不同。张立明等通过两BM-MSC0步法对第H代s进行诱导,首先,将含1^13化碱性成纤维细胞生长因子(bF畑)、表皮生长因子(EGF)、肝细胞生长因子(HGF0混合培养基诱导6d011、HGF、A、;其次,换用含有1g/L的目细胞素激活素膜-高血糖素样肤1(GLPS1)、全反式维甲酸和10niM尼克醜胺及29泌27的-MSCs形胞体变大培养基诱导,观察到BM,形态不规则不规则,最后形成细胞团样结构。体内移植诱导组细胞团模型鼠血糖有下降但未完全降至正59 体外诱导晉髓源间充质干细胞分化为膜巧样结构的初步探讨20。届硕±学位洽文常水平;而3周后血糖未有明显下降,考虑可能是移植细胞在体内未有继续增殖或者诱导细胞还没有真正成熟。(3)H步诱导法分H个阶段进行诱导,每个阶段使用的诱导液成分各不同。如TangBM-MSCs等通过诱导大鼠获得了具有膜岛素分泌功能的细胞,扭转了-,MSCs先用低糖(5.5imnol/l糖尿病鼠的高血糖症状,在实验中将BM)?或高糖(23imnol/U诱导24个月后,再用含尼克酷胺的低糖培养基诱?--7d导7d,最后在培养液中添加exendin4诱导5。结果RTPCP检测到--BMMSCs分化过程中出现Glu2,葡萄糖激酶、族岛淀粉样蛋白多糖、-nestin、PDX1等多种基因表达及产物形成。从基因及蛋白的水平证实了分化的细胞为膜岛素分泌细胞,同时发现髙糖环境更有利于干细胞的分14"-MSC?3d化。刘雅娟等使用无血清低糖DMEM培养液诱导BMs2,然后添加bFGF及EGF等继续培养7d;最后换为含有B27、activinA、地塞米DMEM7d-松,BM、族岛素及尼克醜胺的无血清高糖诱导结果同样使得MSCs为族岛样细胞团。4.2微环境诱导法由于间充质干细胞具有不定向的自发的分化潜能,通过生物模拟族腺生长分化环境,采用提取的族腺裂解液模拟膜腺生长所需微环境,从而达到定向诱导间充质干细胞向膜岛方向分化的潜能的目的,在此结论上提""学说,由基出壁盡,即膜岛生长及分化在所处的特定的环境下发生因。、体外环境及外界刺激等共同作用的结果(1)膜腺组织裂解液诱导资料显示,大鼠膜腺是膜腺分化的强有力的诱导剂,受损的膜腺中包含了目细胞再生及干细胞分化所需的特殊因子,蛋白组分析膜腺组织提取朗 体外语导骨IT源间充质干细胞分化为膜岛的初步探讨20。届硕推位论文液中存在族腺发育及分化中表达的蛋白,提出这些蛋白可能是提高干细胞U91向膜岛素分泌样细胞分化效率转录因子。李宏丹等分别在膜腺裂解液-(R阳)不同溶度(10、20、30、40、50、lOOmg/1)诱导BMMSCs,只有当RPE溶度达到50mg/l时才起到促分化作用,浓度增加促分化作用未见增强一,延长分化时间到个月,观察到细胞继续分裂未见分化成熟。指出50mg/lRPE是诱导间充质干细胞的最佳分化溶度,推测R祀发挥促分化作用的可能是小分子化类。Xie等将传统的化学试剂诱导法与RPE诱导法及两者混合方法结果进行了比较,混合组诱导法诱导产物分泌的PDX1、-RPE诱n3膜岛素、C肤等水平与传统诱导组及导组均高,表达的Ng、SST基因水平在诱导的前7天内逐渐增强。通过数据结果比较,^RPE能够在传统诱导方法基础上提高间充质干细胞的转化效率及膜岛样分泌细胞的成熟度一。体外将诱导产物移植到糖尿病鼠肾被膜下,混合组的血糖个月肉维持在150g/l,相比于传统诱导组血糖更高(200g/l)。(2)共培养法诱导骨髓来源的间充质干细胞与膜岛细胞共同培养的方法。许多研究证实-MSCs与族岛细胞共培养可W增强膜岛功能及促进膜岛恢复通过BM。Oh-MSCs等通过共同培养膜岛与BM,检测到膜岛目细胞特有的基因表达,-S^G-如PDX1、Il、lut2等,在培养体系内增加葡萄糖浓度可W刺激膜岛素量增多,体内实验也证实了诱导产物能够降低糖尿病模型鼠的血搪。沈-MSCs及膜岛细胞浩亮等采用Transwell小室共同培养BM,在下室中放入载有间充质干细胞的玻片,填充胎牛血清的IMDM培养液浸没到上室的聚碳酸醋膜,而在小室的上室中加入纯化的膜岛细胞,上室予含有胎牛血-清的RPMI1640填充7天。;细胞共培养后即出现了膜岛素分泌4.3体内诱导方法61 体外诱导骨體源间充质干细胞分化为膜岛样结构的初步探巧20。届硕±学位洽文有学者提出体内的膀腺旁分泌因子能够促进间充质干细胞的分化与成W-熟。Baneriee等体内注射未分化的BMMSCs于,间充质j糖尿病患者体内干细胞能够在体内起到降低并稳定血糖的作用,而维持血糖正常可达W30dCho-。i等体外模拟膜岛细胞所需环境,在兔的BMMSCs中加入膀腺提取液,诱导形成了具有分泌功能的膜岛样细胞色炎光蛋白标记;而将绿的间充质千细胞移植到糖尿病模型鼠体内,结果却未能缓解族腺损伤。Be-ll等未能证实移植体外来源的BMMSCs能够直接降低血糖及增生目细胞,尽管人骨髓间充质干细胞显示多种提高膜岛功能、降低高血糖症及与BM-扩増目细胞等作用,结果显示MSCs未能促进膜岛内血管形成及膜腺发育早期阶段内+Ngn3基因的表达,缺乏直接分化为目细胞能力的有为证据,所W也有学者提出不能最终证实体内外源性的骨髓间充质干细胞转分化为膜岛素分泌功能的目样细胞。5、骨髓间充质干细胞分化为膜岛素分泌细胞的常用实验鉴定方法在膜腺发育过程某些转录因子在膜腺形成过程中持续表达,目前较为肯定的形成膜岛细胞的分子标志物包括膜岛发育过程中的转录因子及膜岛nest--素基因,如PDX1、in、CK19、CK20、ax4、ax6、Nn3、ppgNeuroD、Nkx2.1、Nkx2.2等基因的表达。与膜岛细胞内分泌功能有关的GCKGLU-2、,膜岛素、膜高血糖素、生长抑素及膀多肤等,都是干细胞向膜腺方向分化的有力证据。5.1膜腺细胞分子标记物(DCK19一是膜腺干细胞的分化标志之,在正常骨髓中无表达,是上皮细胞骨架的组成成分,表达于正常上皮及上皮源性肿瘤组织,沈19是干细胞诱导后重要检测的基因之一。62 体外巧导营疆源间充质干细胞分化力廣巧的初步探讨20。届硕±学位论文2PDX-()1(膜十二指肠同源异型盒基因)是干细胞发育过程中首先表达的转录因子,又名膜岛素促进因子,膜腺发育早期表达的转录因子,在原肠内胚层背侧及腹侧的膜腺胚芽的生长发育起着重要的作用。饼Nestin(巢蛋白)巢蛋白是高分子中间丝蛋白,表达于分化中的纤维母细胞,未见表达于上皮细胞一些相同。在早期胚胎发育时期,膜岛细胞与神经细胞具有的表型一Wan来源于骨髓细胞分离培养,化stin即是其中的种,g等对PDX-出的表达nestin强阳性的神经干细胞进行1基因转录,结果检测到A膜岛素mRN及膀岛素蛋白的表达,指出了骨髓为膜岛移植来^|的重要途+径。也有实验将nestin标记的膀腺导管上皮细胞诱导得到膜岛样细胞团,推测nestin分子标志是膜腺内分泌干细胞分化的过程中重要的标识因子。饼Ngn3(神经元素3)-是内分泌部位发育的起始因子,属于膜腺发育过程中短暂表达BHLH家W一族蛋白的种,而在成熟膜岛中是不存在的。有报道神经元素3分布于膜腺内分泌细胞起始发育的背侧膜芽部分。5.2双硫腺染色一膜岛细胞因含有丰富的锋离子,而双硫膝是种锋离子藝合指示剂,双硫踪染,因此双硫腺染色作为初步鉴定膜岛细胞的特征性染色方法色后可见族岛细胞团染成猩红色。此种方法具有操作简便,阳性率高,特。性稳定的优点,已广泛用于膜岛及诱导产物的鉴定53RT-.PCR检测膜岛素基因表达63 体外语导晉髓源间充质干细胞分化为膜岛样绍勾的初步探巧2015届硕±学位论文从基因的出发点检测产物的特性,具体方法是提取诱导后细胞的-RNA,RTPCR鉴定膜岛素。通过、膜岛血籍素等基因的表达5.4ELLISA法检测膜岛分泌的蛋白用于检测诱导产物的膜岛素分泌检测诱导产物功能,在不同浓度的葡萄糖作用于膜岛素分泌细胞,放射免疫法或电化学发光法检测细胞培养液中膜岛素含量,从而定量测定出族岛素的分泌量,可W追踪观察诱导的不同阶段膜岛素等蛋白的释放量。6BM-MSCs在、糖尿病方向亟待解决的问题首先,诱导产物的成熟度。内源性天然e细胞有20%mRNA转录分泌膜岛素-,膜岛素蛋白的含量为lOmg,人体空腹情况下释放C肤的量在?-15.4g/1之间。而文献报道体外诱导干细胞获得细胞团最大的CJ!太释放3811水平少于1/1。体外产生的细胞是不成熟的g,并且对葡糖糖刺激存在一定程度的缺陷的。诱导产物预评估是糖尿病治疗成功的先决条件,体外获得的膜岛样细胞移植首先应该满足对葡萄糖刺激敏感。其次,诱导产物自身免疫的破坏。移植体外来源的诱导产物对宿主免疫系统存在抑制作用。新出现的办法是用藻蛋白酸盐或者是生物适合的聚氨靡-聚乙稀化咯焼厕合成的微胶囊包裹细胞,从而产生免疫隔离或者是阻止移植物排斥反应,这种做法在长时间移植免疫的安全问题上辅助了同种异体移植或异种移植。最后,移植位点的选择。膜岛移植最先移植到腹膜腔,而移植到腹膜腔不容易嫁接,而且移植细胞在腔里面四处分散及失去功能的概率高;口静脉注射途径伴有口静脉高压症及血栓形成的风险。目前实验移植细胞位点大多在肾被膜下或者脂肪垫下,但在技术上这些移植位点并不理想。64 体外诱导骨髓源间充质干细胞分化为膜皂样结构的初步顆牙20。届硕推位论文参考文献-44[1]BanereeMKumarABhondeRR.Reversalofexerimentaldiabetesb[Uj,,pymultiplebonemarrowtransplantation卫iochemBiophysResCommun2005328-(1):318325.,,[2]BellGI,BroughtonHC,LevacKD,etal.Transplantedhumanbonemarrowprogenitorsubtypesstimulateendogenousisletregenerationand-revascularization.StemCellsDev201221(1):9710乂,,maRes-3C巧IanAI.MesenchlstemcellsJOrtho19919(5):641650.[]yp,,ChaLG-t--seUlloaMonoaF,KidderBIvetal.Isletderivedfibroblast1化e…,y,-cellsarenotdermesenchmaltii-ivedviaepithelialyranston鱗mPdx1or--insulinositivecells.Diabetes200756(1):37.p,,5ChenLB,化扣巧XB,YanL.Differentiationofratmarrowmesenchmal[]gy-stemcellsintoancreaticisl约betacells.WorldJGastroenterol200410p,,(20)-:30163020.ChoiJBUchinoHAzumaKetal.Litleevidenceoftmnsdiferentiationof[句,,,bonema-derivedcerrowllsintoancreaticbetacells.Diabetoloia200346,pg,(10)-:D661374.[7]DiGioacchinoG,DiCampliC,ZoccoMA,etal.Transdifferentiationofstem-cellsinancreaticcells:stateoftheart.TranslantProc,200537(6):2662,pp2663.阿GaoR,UstinovJ,PulkkinenMA,etal.Characterizationofendocrinerogenitorcellsandcriticalfactorsfortheirdifferentiationinhumanadultpancreat-iccellculture.Di化etes200352(8:20072015.p,,)[9]GradwohlG,DierichA,LeMeurM,etal.neurogeninSisirequiredfor化edeve'lomentofthefourendocrinecelllineaesof化epancieas.ProcNatlpgAcadSc-iUSA20007(4):16071611.,^65 体外诱导骨酷原间充质干细胞分化为膜岛样结构的初步探讨20。届硕±学位论文10IanusAThel-HolzGGiseNDetal.I打vivoderivationofucosecometent[],,,gppa打creaticendocrinecellsfrombonemarrowwithoutevidenceofceUfus-ion.JClinInvest2003111(6):843850.,,llafar-ianATahikhaniMAbroun8约al.Generationofhihieldinsulin[",g,,gyroducincellsfromhumanbonemarrowmesenchmalstemcells.MolBiolpgyRe20-1441(7):47834794.p,,12ha-KadamSMutlaSNairPetal.Humanlacentaderivedmesenchmal[],y,,pystemce-tllsandisletlikecellclusterseneratedfromhesecellsasanovelg-sourceforstemcelltheraindiabetes.RevDiabetStud20107(2):168py,,182.[13]KangEM,ZicklerPP,BumsS,etal.HematopoieticstemcelltransplantationpreventsdiabetesinNODmicebutdoesnotcontributetosignificantisletcell-reenerationoncediseaseisestablishedHematol..Ex200533(6)乂99705gp,,[14]KayaliAG,FloresLE,LopezAD,etal.Limit;edcapacityofhumanadult--isletsexandedinvitrotoredifferentiateintoinsulinroducinbetappgce-lls.Diabetes200756(3)^03708.,,15-KoimaHFuimiaMMamuraKlraancreaicinsulintsueta.Extt[]j,jy,,producincellsinmultileoransindiabetes.ProcNatlAcadSciUSpgpg2004101(8)-A:24582463.,,6s-"KrameraMComiLAneli民d;al.Roleforinterferonammainthe]p,,g,gimmunomodulatoractivitofhumanbonemarrowmesenchmalstemyyy-cdls.StemCells200624(2)3%.,,:3W17KumeS.Themolecularbasisandrosectsinancreaticdeveloment.Dev[]ppppGrowth-Differ200547(6):367374.,,8sad-ho1KuniaYTsubookaYamazoeN,iMetal.Smallmoleculesinduce[],Sj,-efficientdifferentiationintoinsulinroducincellsfromhumaninducedpg-luriotentstemcells.StemCellRes20128(2):274284.pp,,66 体外语导骨髓源间充质干细胞分化为膜岛样结巧的巧步探讨2015届硕±学位论文t-19MilanesiALeeJWXueal.Differentiationofnestinositivecells[],,Q,pderivedfrombonemaiTowintoancreaticendocrineandductalcellsinvitro.pJEndoc-riiiol2011209(2):1%201.,,t-tt20OhBJOhSHChoiJMeal.Coc山urewi化]VlaureIsletCellsAuments[],,,g-PtheDifferentiationofInsulinroducingCells任omPluripotentStemCells.StemCell民ev2014,,21PhadnisSMGhaskadbiSMHardikarAAetal.Mesenchymalstemcells[],,,derivedfrombonemarrowof出abeticpatientsortraituniuemarkerspqinfluencedbythediabeticmicroenvironment.民evDiabetStud,2009,6(4)-:260270.Bm-22民ezaniaAinJEAroraPetal.民eversalofdiabeksithinsulin[],,,:wildrivedinvitrofmhumanIuriot;entslroducce;emcells.NatpnglseroppBiotechnol2014,,ttf-23SaitoHTakeuchiMChidaKeal.Generaioiiolucoseresonsive[],,,gp-functionalisletswithathreedimensionals吐ucturefrommousefel;alpancreaticcellsaiKUPScellsinvitro.PLoSOne20116(12):e2820乂,,24SchiesserJVWellsJM.Generationofbetacellsfromhumanluriotent[],pps-1;emcells:arewethereet?AnnNYAcadSci20141311(124137).y,,[25]ScliuldinerM,BenvenistyN.Factorscontrollinghumanembryo打icsl;emcelltmo-differeniation.MethodsEnzl2003365(446461.y,,26SchuldinerMEies民EdenAetal.Inducedneuronaldifferentiationof[],g,,humanembron-icstemcells.Brain民es200113(2):201205.y,声27SiYZhaoYHaoHetal.I打fusio打ofmesenchymalstemcellsameliorates[],,,herlycemiaintye2diabeticrats:identificationofanovelroleinypgp1-imrovininsulinsensitivit.Diabetes20126(6):16161625.gy,,p[28]SordiV,MalosioML,MarchesiF,etal.BonemarrowmesenchymalstemcellsexpressarestrickdsetoffunctionallyactivechemokinereceptxDrs67 体外诱导晉髓源间充质干细胞分化为膜岛样结构的初步探巧20。届硕±学位论文capableofpromotingmigrationtopancreaticislets.Blood,2005,106--(2).419427.29SordiVMelziRMercalliAetal.Mesenchmalcellsaearinin[],,,yppg-ancreatictissueculturearebonemarrowderivedstemcellswiththecaacitppy-化imrovetranslantedisletfunction.StemCdls20108(1):140151.pp,之30TanDQCaoLZBurkhardtBRetal.Invivoandinvitrocharacterization[]g,,,of-ins山inproducingcellsobtainedfrommurinebonemar-row.Diabetes200453(7):17211732.,,[31]TangDQ,WangQ,BurkhardtBR,etal.Invitrogenerationoffunctional--insulinroducincellsfromhumanbonemarrowderivedstemcellsbutpg,-tnanttransformattlongermculturerunningriskofmaligion.AmJSemCe-lls2012l(2):114口7.,,32UrbanVSKissJKovacsJetaLMesenchmalstemcellscooeratewith[],,,ypbone%(1-marrowcellsin化eraofdiabetes.StemCells2008):244253.py,,-33WanHJianiA,etal.Characterizationofinsulinroducincells[]g,gZ,Lpgder--feclivedfromPDX1transtedneurastemcells.MolMedRe20126p,,6-();14281432.34WanTTanWSunSetal.Intravenousinfiisionofbonemarrow[]g,g,,mesenchmalstemcellsimrovesmocardialfunctioninaratmodelofypy-mocardialischemia.CritCareMed2007,35(11):25872593.y,oodburDRenoldsKBlackIS.AdultbonemarrowstromalstemcellspyWy,y,exressennlineectodermalendodermalandmesodermalenesriortopg,,,gpneuroenes-is.JNeurosciRes200269(6):908917.g,,[36]XieH,WangY,ZhangH,etal.Roleofinjuredpancreaticextractpromotes-bonemarrowderivedmesenchmalstemcellsefficientlydifferentiateintoy-insulinroducincells.PLoSOne^0138(9):e76056.pg,说 体外语导骨淀'源间充质干细胞公化为廣岛样结巧的初步探巧20。届硕±学位论文37ZhanY,DouZ.Underanonadherentstatebonemarrowmesenchmal[]g,ynduced-stemcellscanbeefficientlyiintofunctionalisletlikecellclusters化normalizeherlcemiainmice:acontrolstud.StemCellResTher20145ypgyy,,(3)乂6.口8]李富荣,龙爱梅,齐焊,等.族岛干细胞转分化族岛样细胞与天然膜岛功2008-能的比紋中国组织工程研究与临床康复12(25):48334836.,,[39]李宏丹,穆长征.体外应用大鼠膜腺提取物诱导小鼠间充质干细胞分化-..为膜岛素产生细胞解剖学报,2009,40(5):789793[40]刘雅娟,李秀东,陈强,等.骨髓间充质干细胞体外诱导分化为膜岛样细胞及其对坏死膜腺组织的修复.吉林大学学报(医学版),2005,31-(6)1836838.菩["]沈浩亮,王志伟,朱铭岩,等.体外共培养诱导骨髓间充质干细胞向族岛-样细胞分化.中华膜腺病杂志:397400.,2008,08(6)[42]王志伟,钱海蠢,王勇,等.成人骨髓间充质干细胞体外分化为膜岛P细胞-的初步研究.苏州大学学报医学晰200603):378381.(,,■[43]张立明,王人颠,万美荣,等.骨髓间充质干细胞体外诱导分化为膜岛样*-细胞的降血糖作用★.中国组织工程研究201331):56995704.,,44张立秋,孙洁,怀乔,等.间充质干细胞向膜岛样细胞诱导分化的研究进[]-展.医学综述201316):28922894.,,的 体外语导骨髓源间充质干细胞分化为膜岛样结构的巧步探讨20。届硕±学位论文致谢时光菩巧,研究生求学生涯即将结束,四年前我怀着对研究生生活的美好憧憬来到了广西医科大学,在基础医学院开始了我的求学之路。四年的求学生涯是一段让人难忘的回忆。紧张的学习和督促是指导我前进的一一动力、书本、实验室和我,文献起度过了漫长求学生涯,是段令人难忘的经历-一。回首往昔,这座绿城南宁给了我很多的记忆。又是年毕业季,即将离开时才发现自己是非常依恋医科大学的这片热止,留恋这里的一个角落花草树木,留恋这里的每。此时此刻,写下致谢,百感交集。一-岁月如歌,光阴似箭,感谢我的导师陈维平教授直W来对我的宽容和培养,当问题不能解答的时候,当方向看不到光明的时候,他的鼓励和督促是我继续向前的动力。从论文定题到写作定稿,倾注了陈老师大量的也血。在我攻读硕壬研究生期间,深深受益于陈老师的关屯、爱护和淳淳教导。他作为老师,点拨迷津,让人如沐春风;作为长辈,关怀备至,让人感念至深。能师从陈老师,我为自己感到庆幸。在此谨向陈老师表示我最诚擎的敬意和感谢!感谢组庇教研室各位老师给了我亲切的关怀和无私的帮助,谢谢你们!感谢师姐师兄的关必和鼓励,感谢李琴师姐、亚丽师姐、文猜师姐、吴卓师姐对我实验的指导和纠错,感谢师弟师妹对我的关也和帮助。感谢研究生同学给我的鼓励与支持,感谢宿舍舍友的陪伴和引导,感谢我的家一人直陪伴左右,感谢研究生期间给我的成长!吴丽情20--15052170 体外语导骨髓源间充质干细胞分化为膜岛样结巧的巧步探讨20。届硕±学位论文攻读学位期间发表的学术论文1.吴卓,赵文猜,李琴,吴丽情,陈维平.骨髓源性间充质干细胞H维-微环境复合培养体系的构建[J].广西医科大学学报,201216(10):1729,17322.吴丽情,寇亚丽,赵文猜,吴卓,徐亦辰,李琴,陈维平.体外定向诱导膜腺干细胞分化为膜岛样结构.待发表。攻读硕±学位期间参加的学术会议2014年8月参加第四届全国基础医学实验教学研讨会。71

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