二型糖尿病模型小鼠(二型糖尿病模型细胞)

• 1、不同运动干预2型糖尿病模型小鼠的肾间质纤维化
• 2、“人工胰岛”是否可行？科学家在小鼠研究模型上首获成功
• 3、科学家利用成体干细胞，在体外重构小鼠“人工胰岛”

不同运动干预2型糖尿病模型小鼠的肾间质纤维化

文题释义：

肾间质纤维化：肾小管间质纤维化作为一种严重的微血管并发症，是导致终末期肾病和2型糖尿病肾病的主因。2型糖尿病的高血糖引起血液动力学和血液流变性改变，导致肾小球高灌注、高滤过，毛细血管袢内皮细胞增生、系膜基质积累，肾小管间质纤维化加剧。

背景：2型糖尿病并发症肾间质纤维化日益高发，然而有关2型糖尿病并发症肾间质纤维化及运动对其作用的影响机制尚待揭示。

目的：探究不同方式运动对2型糖尿病小鼠肾间质纤维化的影响，及Klotho介导转化生长因子β1/Smad3途径在此过程中的调控机制。

方法：44只4周龄C57BL/6雄性小鼠，1周适应性喂养后，随机分为正常对照组和2型糖尿病造模组。利用高脂膳食和一次注射链脲佐菌素法制备2型糖尿病小鼠模型，并随机分为模型对照组、高强度间歇训练组和下坡跑组，进行8周运动干预。结束后，检测肾功能生化指标；利用苏木精-伊红染色检测肾组织微细结构变化；Masson染色检测肾间质纤维化水平；实时定量PCR检测相关因子mRNA表达；Western-blotting检测相关因子蛋白表达；免疫组织化学染色检测肾中Ⅰ型胶原蛋白的蛋白表达。

结果与结论：①与正常对照组相比，模型对照组血肌酐、尿素氮和24 h尿蛋白水平均显著升高；肾盂扩张、肾实质变窄、肾小管数量减少；胶原面积百分比升高；肾组织中Klotho mRNA和蛋白表达水平下调，转化生长因子β1、Ⅰ、Ⅲ型胶原蛋白 mRNA和蛋白表达水平上调，Smad3 mRNA和p-Smad3蛋白表达水平均显著上调；肾组织中Ⅰ型胶原蛋白的蛋白表达阳性区域显著增加；②与模型对照组相比，高强度间歇训练组Klotho、Ⅰ型胶原蛋白和Ⅲ型胶原蛋白 mRNA表达出现显著变化，转化生长因子β1和Ⅲ型胶原蛋白的蛋白表达上调；③与高强度间歇训练组相比，下坡跑组血肌酐、尿素氮和24 h尿蛋白水平下降；肾盂、肾小管、肾小球等结构病变被显著改善；胶原面积百分比显著降低；Klotho mRNA和蛋白表达上调，转化生长因子β1、Ⅰ型胶原蛋白、Ⅲ型胶原蛋白mRNA和蛋白表达水平均下调，p-Smad3蛋白表达下调；Ⅰ型胶原蛋白的蛋白表达阳性区域显著减少；④提示2型糖尿病小鼠肾间质发生了纤维化；下坡跑通过上调Klotho并抑制转化生长因子β1/Smad3途径进而改善2型糖尿病小鼠肾间质纤维化，但高强度间歇性运动的作用效果不显著。

https://orcid.org/0000-0002-3135-9409(张路遥)；https://orcid.org/0000-0002-8669-3105(杨康)

中国组织工程研究杂志出版内容重点：组织构建；骨细胞；软骨细胞；细胞培养；成纤维细胞；血管内皮细胞；骨质疏松；组织工程

关键词: 运动, Klotho, 转化生长因子β1, 2型糖尿病小鼠, 肾组织纤维化

引用本文: 张路遥, 杨 康. 不同运动干预2型糖尿病模型小鼠的肾间质纤维化[J]. 中国组织工程研究, 2023, 27(2): 200-207.

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不同运动干预2型糖尿病模型小鼠的肾间质纤维化

“人工胰岛”是否可行？科学家在小鼠研究模型上首获成功

新华社上海3月21日电(记者张建松)糖尿病是威胁人类健康的主要慢性疾病之一，由于胰岛β细胞功能失常导致胰岛素分泌不足，许多患者需要终生使用胰岛素进行治疗。能否利用自身的成体干细胞，在体外造一个“人工胰岛”？科学家在小鼠研究模型上首次获得了成功。

中国科学院分子细胞科学卓越创新中心的曾艺研究组，在实验小鼠中开展实验，成功鉴定出小鼠胰岛中的干细胞类群，并借助干细胞体外培养的方法，获得了有功能的小鼠“人工胰岛”(胰岛类器官)，为下一步人体“人工胰岛”的研究提供了理论依据和技术支持。

据介绍，研究人员在寻找胰岛中成体干细胞的过程中，在实验小鼠身上发现了一群新的细胞类别“Procr 细胞”。实验证明，这群“Procr 细胞”是小鼠胰岛中的成体干细胞，可以分化形成胰岛的全部细胞类型。

为进一步把小鼠体内的发现转化成为体外的应用，研究人员建立了一种Procr 胰岛干细胞与血管细胞共培养的3D培养体系，成功获得了有功能的小鼠胰岛类器官。

在体外“复刻”的“人工胰岛”，包含胰岛所有的细胞类型，与真正的小鼠胰岛，在功能、形态等方面都非常相似。当研究人员把这些“类器官”移植到糖尿病小鼠模型体内，小鼠的血糖水平恢复，糖尿病病征减轻。

业内专家认为，该研究首次鉴定了小鼠胰岛中成体干细胞的“身份”，回答了长期以来“成体胰岛是否存在干细胞”这一争议性问题，是干细胞基础研究的重大突破。这项工作建立的小鼠胰岛类器官培养体系，为将来能在体外获得大量有功能的人的胰岛β细胞，开拓了新的思路。

不过，需要特别强调的是，目前的研究成果，还只是在小鼠模型上取得了成功。人体的胰岛中是否也存在成体干细胞？是否也能在体外培养成胰岛？还有待进一步的探索和研究。

这项研究获得科技部、国家自然科学基金委、中科院、上海市科委等单位科研经费的支持。相关研究论文19日在国际知名学术期刊《细胞》上发表。

来源：新华网

科学家利用成体干细胞，在体外重构小鼠“人工胰岛”

近年来，胰岛移植作为新兴的糖尿病治疗方法取得了一定的成功，但供体胰岛的严重不足极大限制了这种方法的普及。如何源源不断地获得可用于移植的胰岛β细胞？

一种思路是利用器官或组织自身的成体干细胞，在体外“仿造”有类似功能的器官。器官特有的成体干细胞会遵循“天然”的分化路径，在体外合适的培养条件下通过自我更新和分化，形成该器官的功能细胞。

这类基于成体干细胞获得的“人工”器官，其安全性、操作简单性已在肠道等多个系统中得到验证。但是，胰岛中是否存在成体干细胞一直饱受争议，发现并鉴定胰岛干细胞是培养功能性胰岛类器官的先决条件，也是长期难题。

近日，中国科学院分子细胞科学卓越创新中心（生物化学与细胞生物学研究所，简称分子细胞中心）曾艺研究组在实验小鼠中开展实验，成功鉴定了小鼠胰岛中的干细胞类群，并借助干细胞体外培养的方法，获得了有功能的小鼠“人工胰岛”（ 胰岛类器官），为下一步人体“人工胰岛”的研究提供了理论依据和技术支持。该研究成果于北京时间3月19日深夜在国际知名学术期刊《细胞》上发表。

科普漫画。 中国科学院分子细胞科学卓越创新中心供图

研究人员在小鼠中开展实验，在寻找胰岛中成体干细胞的过程中，他们在实验小鼠身上发现了一群新的细胞类别——Procr 细胞。在确认这群细胞与其它已知的胰岛分化细胞截然不同，可能处于未分化的状态后，研究人员通过实验发现，Procr 细胞在体内正常生理状态下可以分化形成胰岛的全部细胞类型，证明这群Procr 细胞是胰岛中的成体干细胞。

为进一步把体内的发现转化成为体外的应用，研究人员建立了一种Procr 胰岛干细胞与血管细胞共培养的3D培养体系，成功获得有功能的小鼠胰岛类器官。在体外“复刻”的“人工胰岛”包含胰岛所有的细胞类型，与真正的小鼠胰岛在功能、形态等方面都非常相似，能够迅速地响应糖刺激、分泌胰岛素。这种小鼠胰岛类器官能够在体外代代“繁衍”到20代以上，每次传代保持3～7倍的细胞数目增长，即一个“人造”器官每一周传一代，每代可以“繁衍”3~7个“后代”。当把这些长期培养的类器官移植到糖尿病小鼠模型体内，小鼠的血糖水平恢复，糖尿病病征减轻，展示了Procr 胰岛干细胞的应用潜力。

第一部分的工作发现并鉴定了小鼠胰岛的Procr 成体干细胞（左）；第二部分工作建立胰岛类器官培养和长期扩增的体外体系 （右）。第一部分的发现是第二部分的基础，第二部分在体外展示了Procr 细胞的应用潜力，进一步印证了Procr 细胞的干细胞性质。

该研究首次鉴定了小鼠胰岛中成体干细胞的“身份”，回答了长期以来成体胰岛是否存在干细胞这一争议性问题，是干细胞基础研究的重大突破。

这项工作建立的小鼠胰岛类器官的培养体系，能够作为体外的模型，研究生理及病理条件下胰岛细胞的增殖、分化及其与微环境的相互作用。该研究为将来能在体外获得大量有功能的人的胰岛β细胞开拓了新的思路。

需要说明的是，目前的研究成果还只是在小鼠模型上取得了成功，人体的胰岛中是否也存在成体干细胞，是否也能在体外培养成胰岛，还有待进一步的探索和研究。

该研究工作由分子细胞中心曾艺研究组与荷兰Hubrecht研究所Hans Clevers教授研究组合作完成。分子细胞中心王代松博士为该论文的第一作者。该论文的其他作者还包括曾艺研究组王经强博士、博士研究生白蓝月、实验技术员潘虹和中科院上海营养与健康研究所生物医学大数据中心冯华博士。同时，该研究得到了北京大学汤富酬教授，李莉、李琳博士；北京大学徐成冉教授、于欣欣博士；中科院神经科学研究所刘志勇教授、李超博士在单细胞测序方面的大力支持。该工作的数据收集还得到了分子细胞中心细胞分析技术平台葛灵、何钧、王艳、涂溢晖以及中科院上海营养与健康研究所生物医学大数据中心信长朋博士的大力支持。该项成果得到中科院、国家自然科学基金委、科技部、上海市科委及中心所长基金等的经费支持。