尼克酰胺与胰腺损伤提取物诱导小鼠骨髓间充质干细胞分化为胰岛素产生细胞的比较

目的 探讨诱导小鼠骨髓间充质干细胞（ＢＭＳＣs）分化为胰岛素产生细胞较好的方法。 方法 大鼠胰腺提取物和尼克酰胺分别诱导小鼠的BMSCs分化,经免疫组织化学、双硫腙染色、放射免疫学方法和RT-PCR技术（Ins-1、Ins-2、Glut-2、GK）鉴定两种诱导方法诱导细胞的分化程度。 结果 两种方法诱导后的细胞均可以表达胰岛素。双硫腙染色和胰岛素免疫组织化学的染色结果发现,两种分化后的细胞无明显差异。放射免疫学检测胰岛素及C肽片段：两种分化后的细胞表达的胰岛素随25mmol/L葡萄糖刺激时间的延长产生的胰岛素分泌曲线有明显差别,尼克酰胺分化的小鼠BMSCs产生的胰岛素产生细胞（IPCs）与正常小鼠胰岛细胞的曲线一致性欠佳,而大鼠胰腺损伤提取物分化的小鼠骨髓间充质干细胞产生的胰岛素产生细胞的分泌曲线一致性很好。尼克酰胺分化后的细胞不能产生C肽片段,而大鼠胰腺损伤提取物能够表达C肽片段。RT-PCR结果显示,尼克酰胺与大鼠胰腺提取物均可以表达胰岛细胞相关的几个mRNA（Ins-1、Ins-2、Glut-2、GK）。 结论 大鼠胰腺提取物与尼克酰胺相比,可能是一种较好的诱导BMSCs分化成熟产生胰岛素的诱导剂。     

曲古抑菌素A促进小鼠骨髓间充质干细胞分化为胰岛素分泌细胞

 目的： 观察曲古抑菌素A(TSA)诱导小鼠骨髓间充质干细胞分化为胰岛素分泌细胞的适宜浓度。方法: C57BL/6小鼠骨髓间充质干细胞系体外培养。实验分为5组：对照组（DMSO,A组)和TSA干预组（25 nmol/L,B组;50 nmol/L,C组;100 nmol/L,D组;200 nmol/L,E组）。各组分两阶段用相应的培养基培养10 d后进行检测。双硫腙染色鉴定各组的胰岛素分泌细胞,结果进行半定量分析。免疫荧光染色鉴定各组的胰岛素分泌,比较各组胰岛素平均荧光强度。酶联免疫吸附试验检测各组胰岛素分泌细胞胰岛素的分泌量。结果: TSA作用10 d能够诱导C57BL/6 小鼠骨髓间充质干细胞分化成为胰岛素分泌细胞并分泌胰岛素。 B组胰岛素染色阳性面积、阳性率、胰岛素染色积分吸光度以及胰岛素平均荧光强度显著高于其它干预组,差异有统计学意义（均P<0.05）。 随着各干预组TSA浓度的升高,胰岛素的分泌量减少。B组胰岛素含量显著高于其它干预组,差异有统计学意义（均P<0.05）。结论：TSA处理10 d能诱导C57BL/6 小鼠骨髓间充质干细胞分化成为胰岛素分泌细胞,并且25 nmol/L为TSA的适宜浓度。     

体外诱导人脐带间充质干细胞向胰岛β样细胞的分化

背景:体外实验中人们发现,常规诱导骨髓间充质干细胞分化的胰岛β样细胞由于种种原因限制了其进一步的应用。关于人脐带间充质干细胞是否可以成功诱导的胰岛β样细胞尚未见系统报道。目的:进一步验证人脐带间充质干细胞向胰岛β样细胞分化的可行性。方法:采用胶原酶消化法分离人脐带细胞进行贴壁培养;传2代后,用高浓度葡萄糖(25mmol/L)培养液DMEM(含体积分数为10%胎牛血清)以及碱性成纤维细胞和尼克酰胺诱导脐带间充质干细胞向胰岛β样细胞分化。倒置显微镜下观察间充质干细胞诱导后的形态变化,用胰岛β细胞特异染色方法双硫腙染色鉴定诱导后细胞游离锌离子浓度;免疫细胞化学鉴定诱导后细胞内是否储存有胰岛素。结果与结论:第2代脐带间充质干细胞经过高糖诱导后,间充质干细胞形成细胞团;并且形成了双硫腙染色阳性的细胞团;免疫细胞化学表明诱导后细胞内的细胞胰岛素染色阳性。结果表明人脐带分离出的间充质干细胞在体外可以定向诱导分化为胰岛β样细胞,这种胰岛β样细胞具有表达、储存胰岛素的功能。     

小鼠骨髓间充质干细胞向胰岛素分泌细胞诱导分化过程中调控PDX-1基因表达miRNAs的鉴定

目的实现小鼠骨髓间充质干细胞(BMSCs)向胰岛素分泌细胞(IPCs)的诱导分化并对分化过程中可能调控胰十二指肠同源异型盒基因-1(PDX-1)基因表达miRNAs进行鉴定。方法首先分离培养BMSCs,应用conophylline和尼克酰胺将其诱导分化为IPCs,采用双硫腙(DTZ)染色和免疫荧光检测胰岛素的表达。然后采用靶基因预测软件miRanda和Target Scan对调控PDX-1基因表达miRNAs进行预测并通过双荧光素酶报告基因系统鉴定。实时定量聚合酶链反应(Real-time PCR)检测诱导分化过程中miRNAs及PDX-1的表达。结果诱导分化后的细胞双硫腙染色呈猩红色,免疫荧光化学显示有胰岛素表达。生物信息学方法预测得到4个可能调控PDX-1表达的miRNAs,通过双荧光素酶报告基因系统检测发现其中的miR-149和miR-346能结合到PDX-1 mRNA的3’UTR并有效抑制其表达。Real-time PCR检测结果表明,miR-149和miR-346的表达水平与PDX-1表达呈负相关。结论 miR-149和miR-346能负性调控IPCs诱导分化过程中PDX-1的表达。     

兔脂肪干细胞体外诱导分化为胰岛β样细胞的可行性

背景：胚胎干细胞、胰腺干细胞、肝卵圆细胞、小肠上皮干细胞和骨髓间充质干细胞均可以在体外诱导分化为胰岛β样细胞,那么脂肪干细胞是否也可以呢？ 目的：探讨兔脂肪干细胞向胰岛β样细胞分化的可行性。 方法：以常规方法从兔脂肪抽吸物中分离、培养脂肪干细胞;传2代后,用高浓度葡萄糖(25 mmol/L)培养液DMEM以及碱性成纤维生长因子和尼克酰胺诱导兔脂肪干细胞向胰岛β样细胞分化。 结果与结论：第2代兔脂肪干细胞经过高糖诱导后,细胞形成细胞团;并且形成了双硫腙染色阳性的细胞团;免疫细胞化学表明诱导后细胞内的细胞胰岛素染色阳性。说明兔脂肪干细胞在体外可以定向诱导分化为胰岛β样细胞,这种胰岛β样细胞具有表达、储存胰岛素的功能。     

体外培养人骨髓间充质干细胞向表皮细胞分化及表皮细胞角蛋白的表达

背景：动物实验已经证实骨髓间充质干细胞体外诱导可分化为表皮细胞。 目的：观察体外培养条件下人骨髓间充质干细胞向表皮细胞的分化及表皮细胞角蛋白表达。   方法：采用Ficoll-Paque密度梯度离心法提取人胚胎骨髓间充质干细胞,以免疫细胞化学及流式细胞仪测定细胞表面CD33、CD34标记物进行鉴定。取第3代骨髓间充质干细胞以30%条件培养基诱导其向表皮细胞分化,免疫细胞化学染色观察诱导后细胞形态与细胞角蛋白水平变化。 结果与结论：采用密度梯度离心法从人胚胎骨髓中分离培养得到细胞成分均一的骨髓间充质干细胞。骨髓间充质干细胞经体外诱导后,出现细胞角蛋白19表达阳性细胞,说明骨髓间充质干细胞在体外诱导后可能发生向表皮细胞分化。     

钠离子通道阻断剂抑制骨髓间充质干细胞向心肌样细胞的分化

背景：研究发现人和动物的多种间充质干细胞均存在河豚毒素敏感性钠离子通道,但钠离子通道是否会影响间充质干细胞向心肌细胞分化尚无共识。 目的：观察钠离子通道特异性阻断剂河豚毒素对骨髓间充质干细胞向心肌样细胞分化的影响。 方法：利用Percoll’s密度梯度离心法结合差速贴壁法分离大鼠骨髓间充质干细胞,用主动脉逆行生物酶灌流法分离大鼠成体心肌细胞。将DAPI标记的大鼠骨髓间充质干细胞与成体心肌细胞混合培养,应用0,10,100 μmol/L的河豚毒素进行干预,1周后观察骨髓间充质干细胞向心肌样细胞的分化情况。 结果与结论：免疫荧光细胞化学染色显示,大鼠骨髓间充质干细胞和成体心肌细胞混合培养1周后,骨髓间充质干细胞显著表达心肌特异性蛋白结蛋白和肌球蛋白,而10,100 μmol/L的河豚毒素均可完全抑制结蛋白和肌球蛋白在骨髓间充质干细胞中的表达。提示钠离子通道是骨髓间充质干细胞向心肌样细胞分化的必要条件。     

体外诱导胎儿骨髓间充质干细胞向胰岛β样分泌细胞的分化

背景：体外诱导人骨髓间充质干细胞定向分化为胰岛样细胞,目前尚无成熟的鉴定方案。 目的：探讨胎儿骨髓间充质干细胞在适当的条件下体外分化为胰岛样分泌细胞的可能性。   方法：将胎儿骨髓间充质干细胞与胎儿胰岛素细胞分别接种于Transwell 双层细胞培养板上下层共培养。对照组中的骨髓间充质干细胞仅用胰岛细胞培养基培养。倒置相差显微镜观察胎儿骨髓间充质干细胞、胎儿胰岛细胞的形态,放射免疫分析法检测共培养刺激下胰岛素的分泌情况。 结果与结论：未经诱导的骨髓间充质干细胞呈长梭形贴壁生长,与胰岛细胞共培养的骨髓间充质干细胞逐渐变圆,并聚集成团,共培养9 d后骨髓间充质干细胞经RAI检测分泌大量胰岛素,DTZ染色为阳性,细胞免疫化学检测阳性。而对照组无胰岛素释放。提示在适当的培养条件下,胎儿骨髓间充质干细胞具有向胰岛素分泌细胞分化的能力。     

胰岛新生相关蛋白肽在促进脐带间充质干细胞分化为胰岛素分泌细胞中的作用

目的 探索人脐带间充质干细胞(hUCMSC)向胰岛素分泌细胞(IPCs)分化的高效、定向诱导方案.方法 在传统诱导方案基础上,加入胰岛新生相关蛋白肽,诱导hUCMSCs分化为IPCs,并通过形态学观察、流式细胞术、荧光定量PCR、免疫荧光、ELISA鉴定IPCs.结果 改良组IPCs的C肽阳性细胞率较传统组有明显提高(P＜0.05),胰腺发育相关转录因子PDX-1、Ngn3、NeuroD1、MafA、insulin、Glut-2 mRNA表达明显提高(P＜0.05).同时,改良组蛋白C肽、PDX-1、Nkx6.1表达阳性,葡萄糖刺激试验证实胰岛素及C肽分泌能力也明显增强(P＜0.05).结论 胰岛新生相关蛋白肽可促进hUCMSCs分化为IPCs,但仍未达到正常入胰岛β细胞功能.     

小鼠iPSCs诱导分化为胰岛素分泌细胞及治疗糖尿病的实验研究

 目的: 利用3步法诱导方案,使小鼠诱导多能干细胞(induced pluripotent stem cells,iPSCs)分化为胰岛素分泌细胞(insulin-producing cells,IPCs),观察诱导效率和成熟度,并观察其对糖尿病小鼠治疗效果。方法: 本实验室通过piggyBac转座子将C57/C雄性小鼠来源胚胎成纤维细胞(mouse embryonic fibroblasts,MEFs)构建为小鼠iPSCs,利用3步法诱导方案分化为IPCs,观察细胞分化过程中的形态变化;RT-PCR和免疫荧光检测其胰岛β细胞发育相关基因和蛋白的表达;流式细胞术分析分化效率;葡萄糖刺激实验检测胰岛素和C肽分泌水平。将IPCs移植入C57/C雄性糖尿病小鼠模型左肾包膜下,监测血糖和血清中胰岛素含量28 d,观察逆转高糖血症的效果。结果: 建立的3步诱导方案可以将小鼠iPSCs诱导分化为IPCs,其表达胰岛β细胞的标志性基因(Pdx1、Ngn3、Pax6和Ins2)和蛋白(Pdx1、Nkx6.1和胰岛素),在葡萄糖刺激下可分泌胰岛素和C肽。流式细胞术结果表明诱导分化的效率达28%。移植后3 d糖尿病小鼠血糖即降低至接近正常水平,血清胰岛素含量明显升高,对葡萄糖的调控能力明显增强。病理学观察IPCs细胞移植28 d后仍存活。结论: 建立的3步诱导法可将iPSCs高效定向诱导分化为IPCs,明显缩短了诱导分化的时间,移植至近交系同性别小鼠体内可逆转糖尿病的高糖血症。     

PDX1联合NKX6.1促进骨髓间充质干细胞分化为胰岛β样细胞

目的： 为提高骨髓间充质干细胞(BMSCs)向胰腺β样细胞的分化效率,以产生足够用于移植的胰岛样细胞。方法: 构建含PDX1与NKX6.1双基因的重组腺病毒载体,用重组腺病毒感染并联合多种细胞因子分步诱导BMSCs。用RT-PCR、Western blotting等多种方法分别检测PDX1、NKX6.1、胰岛素及C-肽表达情况;观测植入鼠肾包膜下的细胞形态与胰岛素、C-肽等相应分子表达情况以及检测植入细胞对糖尿病模型大鼠的血糖水平的调节能力。结果: BMSCs经重组腺病毒pAdxsi-CMV-PDX1/CMV-NKX6.1联合相应细胞因子分步诱导,双硫腙染色细胞质呈亮红色,RT-PCR显示诱导后的细胞持续稳定表达胰岛素、葡萄糖转运蛋白2(GLUT2)等β细胞相关分子;Western blotting、免疫细胞化学与间接荧光结果亦相似。所诱导的实验组细胞经5.5和25mmol/L葡萄糖刺激后胰岛素分泌水平分别为(1 240.4±109.3) mU/L和(3 539.8±245.1) mU/L, 并显著高于对照组的分泌量。移植实验组细胞可恢复STZ糖尿病小鼠血糖正常水平。结论: PDX1与NKX6.1联合细胞因子在体外能有效地诱导BMSCs分化为胰岛β样细胞;这种胰岛β样细胞移植能有效恢复STZ糖尿病小鼠的血糖正常水平,维持小鼠良好的生存状态,这将为治疗糖尿病带来新的希望。     

海藻酸钠-多聚赖氨酸-海藻酸钠微囊内细胞浓度与胰岛素和C肽的释放

背景：微囊化已经普遍应用于各种实验研究,微囊包裹的干细胞治疗糖尿病问题也成为当今的热点,但是囊内包裹的细胞浓度与胰岛素释放量的关系成为目前需要解决的问题之一。 目的：运用海藻酸钠-多聚赖氨酸-海藻酸钠微囊包裹胰岛素产生细胞,观察细胞浓度对胰岛素和C肽释放情况的影响。 方法：制备大鼠胰腺损伤提取物,将小鼠骨髓间充质干细胞诱导分化为胰岛素产生细胞。免疫荧光和双硫腙染色鉴定诱导后细胞内胰岛素的表达。然后将胰岛素产生细胞制成浓度分别为1×10⁷ L^-1,5×10⁷ L^-1,1×10⁸ L^-1,5×10⁸ L^-1,1×10⁹ L^-1,5× 10⁹ L^-1的细胞悬液,气体吹喷法制成微囊,用6-羧基乙二酸荧光素检测囊内细胞活力,用葡萄糖刺激微囊内细胞检查其胰岛素和C肽的分泌情况。 结果与结论：胰腺损伤提取物诱导后双硫腙染色和细胞免疫荧光鉴定出胰岛素产生细胞内有胰岛素的表达;胰岛素产生细胞制成的微囊直径约为400 µm,大小均一,6-羧基乙二酸荧光素检测到囊内细胞的活力很好。用葡萄糖刺激不同细胞浓度的微囊,发现细胞浓度为1×10⁸ L^-1时,胰岛素和C肽的分泌达到最高。     

miR-375对人类诱导多能干细胞向胰岛素分泌细胞分化的影响

目的:探讨微小RNA-375(miR-375)在调控人类诱导多能干细胞(hiPSCs)分化为胰岛素分泌细胞(IPCs)过程中的作用及可能机制。方法:构建miR-375过表达的慢病毒载体,转染hiPSCs获得miR-375稳定表达的miR-375-hiPSCs,体外诱导其定向分化为IPCs,采用real-time PCR、流式细胞术及ELISA等方法对其标志性基因、分化效率、胰岛素和C肽释放量等进行检测;生物信息学结合萤光素酶报告基因实验预测并验证miR-375的靶基因,real-time PCR及Western blot检测靶基因的表达。结果:过表达miR-375可上调胰岛β细胞标志性转录因子HNF4α、MafA、Pdx1、Pax6、Nkx6.1、glucokinase和insulin的表达,分化效率由对照组的22.3%提高至38.6%;高糖刺激后胰岛素释放量由成年胰岛细胞分泌量的1/8提高到1/5;过表达miR-375可影响靶基因REST和WNT5A的蛋白翻译水平。结论:miR-375可通过干扰靶基因REST和WNT5A的翻译水平,开启胰岛素分泌相关特异性基因的表达,从而促进hiPS...     

大鼠胰腺导管干细胞分化形成类胰岛的改良诱导方法

目的 对大鼠胰腺导管干细胞（rPDSCs）分化形成类胰岛的诱导方法进行改良。 方法 在基础培养液DMEM/F12+10% FBS +1%青霉素/1%链霉素中,分别添加2、4、6和8 μmol/L全反式维A酸（ATRA）,体外诱导rPDSCs分化形成类胰岛,筛选ATRA最适诱导浓度。以ATRA最适诱导浓度为基础,再分别采用基质胶（matrigel）培养,悬浮培养或悬滴培养方式体外诱导rPDSCs分化形成类胰岛,筛选最适诱导培养方式。采用细胞形态学,双硫腙（DTZ）染色,细胞免疫荧光染色,Real-time PCR和ELISA方法对诱导类胰岛进行检测。 结果 与对照组相比,在基础培养液中,添加6 μmol/L ATRA及采用基质胶培养方式诱导效果最好。诱导28 d,细胞富集分化形成胰岛样球形细胞团;DTZ染色呈阳性;在基因和蛋白水平上分别表达胰岛素（insulin）和胰腺十二指肠同源框1（Pdx1）;葡萄糖刺激,释放胰岛素和C肽,且具有葡萄糖浓度依赖性。 结论 在基质胶培养方式下,采用6 μmol/L ATRA+DMEM/F12+10% FBS+1%青霉素/1%链霉素可以成功诱导rPDSCs体外分化形成类胰岛。     

骨髓间充质干细胞向血管内皮细胞分化过程在银屑病发病中的作用

目的:将银屑病患者骨髓间充质干细胞(BMMSCs)体外分化为血管内皮细胞(VEC),并对定向分化的VEC活性进行初步研究,为银屑病患者BMMSCs生物特性的深入研究提供依据。方法:寻常型银屑病患者20例,健康对照组15例为骨髓象正常者。采用密度梯度离心法分离骨髓单个核细胞,通过贴壁法培养BMMSCs,流式细胞仪鉴定细胞表面标志;加入血管内皮细胞生长因子(VEGF)、碱性成纤维细胞生长因子(bFGF)定向诱导BMMSCs向VEC分化,流式细胞仪进行细胞表型鉴定;免疫细胞荧光技术鉴定VEC标志物VWF的表达;体外血管成形试验检测诱导的内皮细胞体外成形能力。结果:流式测定显示两组培养的BMMSCs高表达CD44、CD29,而HLA-DR、CD45、CD34阴性表达;银屑病组CD34、CD45、ICAM-1、HLA-DR阳性表达,且明显高于对照组(P﹤0.05);免疫细胞化学显示两组都可分化为VEC,与正常对照组比较具有统计学差异(P﹤0.05),银屑病患者诱导的VEC体外血管成形能力较强。结论:银屑病患者BMMSCs生物学活性异常,且易于转分化为VEC。银屑病患者BMMSCs-VEC发育分化系统在银屑病患者皮损真皮乳头层微血管异常增生过程中可能发挥重要的作用。     

神经元素3过表达对诱导人脐带间充质干细胞向胰岛素分泌细胞分化的影响

目的 探讨神经元素3(Ngn3)的过表达能否促进人脐带间充质干细胞(HUCMSCs)向胰岛素分泌细胞(IPCs)的诱导分化.方法 分离培养HUCMSCs,流式细胞术鉴定其表面分子表达,成脂细胞、成骨细胞诱导鉴定其多向分化潜能;分阶段诱导HUCMSCs分化为IPCs,该过程包括低糖诱导和高糖诱导两阶段共21 d;实验分为...     

Increased differentiation capacity of bone marrow-derived mesenchymal stem cells in aquaporin-5 deficiency

Mesenchymal stem cells (MSCs) are adult stem cells with a self-renewal and multipotent capability and express extensively in multitudinous tissues. We found that water channel aquaporin-5 (AQP5) is expressed in bone marrow-derived MSCs (BMMSCs) in the plasma membrane pattern. BMMSCs from AQP5(-/-) mice showed significantly lower plasma membrane water permeability than those from AQP5(+/+) mice. In characterizing the cultured BMMSCs from AQP5(-/-) and AQP5(+/+) mice, we found no obvious differences in morphology and proliferation between the 2 genotypes. However, the multiple differentiation capacity was significantly higher in AQP5(-/-) than AQP5(+/+) BMMSCs as revealed by representative staining by Oil Red O (adipogenesis); Alizarin Red S and alkaline phosphatase (ALP; osteogenesis); and type II collagen and Safranin O (chondrogenesis) after directional induction. Relative mRNA expression levels of 3 lineage differentiation markers, including PPARγ2, C/EBPα, adipsin, collagen 1a, osteopontin, ALP, collagen 11a, collagen 2a, and aggrecan, were significantly higher in AQP5(-/-) -differentiating BMMSCs, supporting an increased differentiation capacity of AQP5(-/-) BMMSCs. Furthermore, a bone-healing process was accelerated in AQP5(-/-) mice in a drill-hole injury model. Mechanistic studies indicated a significantly lower apoptosis rate in AQP5(-/-) than AQP5(+/+) BMMSCs. Apoptosis inhibitor Z-VAD-FMK increased the differentiation capacity to a greater extent in AQP5(+/+) than AQP5(-/-) BMMSCs. We conclude that AQP5-mediated high plasma membrane water permeability enhances the apoptosis rate of differentiating BMMSCs, thus decreasing their differentiation capacity. These data implicate AQP5 as a novel determinant of differentiation of BMMSCs and therefore a new molecular target for regulating differentiation of BMMSCs during tissue repair and regeneration.