功能胰腺β细胞获取与应用的研究进展北大核心CSCD

胰腺β细胞生成和分泌的胰岛素对维持人体正常血糖起到关键作用,胰岛素分泌不足或利用缺陷将会导致糖尿病(diabetes mellitus,DM)的发生。经典的DM治疗方法包括药物治疗和胰岛移植,新兴的胰腺β细胞替代疗法可以使患者摆脱对药物的依赖并且可以缓解胰岛移植供体缺乏的难题。通过重编程技术或者定向诱导干细胞分化等方法可以获得胰腺β样细胞,相关功能已经在体外细胞和动物体内水平得以验证。有些医院已开展了β细胞替代疗法的临床试验。体外获取具有功能的胰腺β样细胞有望成为临床DM细胞治疗的可靠来源。文中总结了胰腺β细胞主要获取方式,讨论了现有方法存在的问题,为将来获取和应用功能胰腺β细胞提供了思路。     

Cell | 首次鉴定出胰岛成体干细胞

糖尿病主要是胰岛β细胞功能失常导致的胰岛素分泌不足引起的，由于缺乏足够的供体胰岛进行移植治疗，许多患者需要终生使用胰岛素维持健康。若可体外培养获取移植用胰岛β细胞，将给糖尿病患者带来巨大福音。中国科学院分子细胞科学卓越创新中心曾艺课题组通过对成年小鼠胰岛进行单细胞转录组测序，成功找到了胰岛中特异表达Procr的成体干细胞，这类Procr+细胞可以在体外培养获得有功能的胰岛类器官(2020年3月19日在线发表，doi:10.1016/j.cell.2020.02.048)。研究人员通过谱系示踪发现这类Procr+细胞可以在正常生理条件下分化出胰岛中所有的细胞类型，包括Alpha、Beta、Delta和PP 细胞。同时，他们通过3D培养体系成功建立了在体外能够迅速地响应糖刺激、分泌胰岛素的有功能的胰岛类器官。并且，这些胰岛类器官移植到糖尿病小鼠体内能够挽救小鼠的糖尿病表型。体内外实验均展示了Procr+细胞的干细胞性质，为未来糖尿病的治疗提供了理论依据和技术支持。     

人诱导多能干细胞来源功能性胰岛β细胞的体外定向分化方法的建立

1型糖尿病是由胰岛β细胞功能受损、胰岛素分泌不足所致,目前,主要通过外源性胰岛素补充来治疗,但外源性胰岛素无法精准调控血糖,严重低血糖可危及生命。胰岛移植是一种替代疗法,但面临器官供体不足和异种来源胰岛β细胞存在人畜共患病交叉感染风险的问题。因此,获得足量且安全的胰岛β细胞是1型糖尿病细胞治疗面临的难题。本研究旨在通过人诱导多能干细胞(human induced pluripotent stem cells, hiPSCs)在体外向胰岛β细胞分化,提供一种潜在的1型糖尿病治疗新策略。为实现这一目标,我们采用了结合2D和3D培养系统的分化策略,模拟胰岛β细胞的体内发育环境,并使用多种生长因子调节在胰腺发育和β细胞分化中发挥重要作用的关键信号包括Notch信号通路(Notch signaling pathway)、Wnt信号通路(Wnt signaling pathway)、TGF-β/Smad信号通路(TGF-β/Smad signaling pathway)等,在体外将hiPSC定向诱导分化至胰岛β细胞。结果显示,在2D、3D结合的培养条件下,分化过程中定型内胚层细胞,胰腺祖细胞,胰腺...     

自噬在2 型糖尿病和胰岛β 细胞中作用研究进展

胰岛素分泌缺陷和胰岛素抵抗是2型糖尿病发病的主要机制之一。高血糖和脂质代谢紊乱,是糖尿病发病机制中最重要的获得性因素。最近研究表明自噬在维持内环境稳定,胰岛β细胞数量分泌能力,及对抗胰岛素抵抗等方面有重要作用。本文就自噬的基本概念及在糖尿病发病和维持β细胞功能方面作一综述。     

1型糖尿病治疗方法的回顾与展望

1型糖尿病是由包括病毒感染、药物接触及自身免疫在内的各种原因导致的胰岛β细胞凋亡所引起的,主要表现为由血清中胰岛素的绝对缺乏引起的高血糖。在过去数十年中,外源补充胰岛素一直是1型糖尿病的最主要治疗方法。随着人们对1型糖尿病机制的深入了解及生命科学相关技术的发展,科研工作者及临床医生开始探索治疗1型糖尿病的新方法,其中包括将分泌胰岛素的外源胰岛或干细胞移植入体内。或将胰岛素基因直接导入体内,合成并分泌体内缺乏的胰岛素等。本文对胰岛移植、干细胞和基因疗法用于治疗1型糖尿病的主要方式做一简要回顾与综述,并重点讨论近年来的研究进展及其临床应用的可行性。     

柯萨奇B4病毒在体外对小鼠胰岛素分泌功能的影响

柯萨奇B4病毒（CB4V）感染被认为和胰岛素依赖型糖尿病（IDDM）的发病有关。我们对体外培养的小巴胰岛和胰岛细胞经CB4V感染后,检测其胰岛素分泌功能。结果显示,病毒感染组的胰岛包膜的消失较对照组早;糖刺激的胰岛素释放量明显低于对照组,但CB4V并不引起胰岛细胞的溶解。这表明：（1）CB4V可在体外感染小鼠胰岛和胰岛细胞。（2）CB4V可损害胰岛β－细胞合成胰岛素的功能。     

IL-1β对体外培养NIT-1β细胞胰岛素分泌的影响

利用小鼠胰岛β细胞系NIT 1细胞,对不同时间、不同浓度IL 1β作用下细胞的生长和胰岛素的分泌进行观察,以研究IL 1β对胰岛β细胞胰岛素分泌的影响,探讨细胞因子对胰岛β细胞功能的抑制作用.结果显示在IL 1β作用下,各组NIT 1细胞分泌胰岛素呈不同程度降低,表明IL 1β对NIT 1β细胞系胰岛素的分泌具有显著抑制作用.     

胰岛移植的应用及新方法

1型糖尿病是由自体免疫系统破坏胰腺胰岛β细胞引起的,可导致胰岛素严重缺乏。当β细胞被大量破坏时,胰岛素分泌不足引起血糖升高甚至出现酮症酸中毒症状。近年来,胰岛细胞移植发展成为一种有效的治疗1型糖尿病的方法。该文对胰岛移植治疗1型糖尿病的发展史、胰岛移植方法以及面临的问题进行讨论,并详细阐述了提高胰岛移植效率新方法的最新研究进展。这些方法包括扩大供体来源、胰岛细胞和间充质干细胞共移植、应用纳米技术包装胰岛、在胰岛细胞中诱导保护性基因表达等方面。这些新方法可以显著提高胰岛细胞移植效率,不仅可以应用在异体胰岛移植中,也可用在同体胰岛移植过程中。     

胰岛类器官研究进展

糖尿病被列为对人类健康威胁最大的三类疾病之一,是全球重点关注的公共卫生问题.目前的药物治疗无法从根源上恢复血糖的自主调节.异体胰岛移植能够有效控制糖尿病患者的血糖,但由于尸体胰岛的来源有限,如何在体外获得大量胰岛素分泌细胞是糖尿病移植治疗的关键.近年来,类器官(organoid)培养技术日益发展,给再生医学研究和疾病治疗带来了新思路.胰岛类器官不仅为探究胰岛发育、糖尿病发病机制和治疗策略提供了体外模型,也为糖尿病的细胞治疗提供了新的细胞来源.本文综述了胚胎干细胞、诱导性多能干细胞、转分化细胞和成体干细胞等不同来源的胰岛类器官的研究进展,并探讨如何优化胰岛类器官的培养条件以助力糖尿病的研究与治疗.     

胰岛β细胞"质"、"量"的辩证关系——"质"的三要素

高血糖是糖尿病典型的病理特征,血糖的波动是决定糖尿病患者是否出现并发症的重要因素,而由胰岛β细胞合成分泌的胰岛素,是体内唯一可以降低血糖的多肽类激素.胰岛β细胞"质"与"量"决定着体内胰岛素分泌情况和血糖的调控.围绕"促进β细胞损伤修复,提升胰岛β细胞质量是治疗糖尿病的核心"之理念,提出构成胰岛β细胞"质"的三要素:细胞结构、"真""假"胰岛素和胰岛素调节型分泌.旨在为β细胞质量评价和糖尿病机制研究提供一定的理论参考.     

离子通道对胰岛β细胞中胰岛素分泌的调控作用

胰岛β细胞是胰岛细胞的一种,属于内分泌细胞,主要的生理功能是分泌胰岛素以应对葡萄糖水平的升高,其在维持葡萄糖稳态中起着重要作用。研究表明,胰岛素分泌受到多种机制的调控,其中包括多种离子通道。近年来,国内外学者越来越关注离子通道调控胰岛素分泌的过程。本文主要就钠离子通道、钾离子通道、钙离子通道以及3种离子通道之间的相互作用对胰岛素分泌的调控进行简述,同时,简单介绍了离子通道抑制剂在糖尿病临床中的应用,并展望了离子通道研究在未来糖尿病治疗方面的潜在应用价值。     

胰岛β细胞中钠通道对胰岛素分泌的作用

胰岛β细胞是典型的兴奋性内分泌细胞,能响应机体葡萄糖水平的升高而分泌胰岛素,其功能受损会导致胰岛素分泌异常,进而引发多种疾病的发生,尤其与糖尿病(diabetes mellitus,DM)的发生密切相关。近年来对胰岛素分泌及调控过程的研究受到越来越广泛的关注,尤其在胰岛素分泌相关的离子通道——钾离子、钙离子通道方面,取得了重要进展,但对钠通道研究较少。钠通道是广泛分布于细胞膜上、亚型众多的一类离子通道,它们通过参与动作电位形成、物质运输和胞间通讯等过程影响细胞的多种生理功能。在此,对胰岛β细胞上钠通道的种类、生理特性、功能等方面的研究进展进行综述,从而为后续胰岛β细胞钠通道的相关研究提供新思路。     

氟对小鼠胰岛β细胞增殖和胰岛素分泌的影响

目的:观察不同剂量氟化钠(NaF)对体外培养的小鼠胰岛β细胞增殖活力和胰岛素分泌的影响。方法:选用小鼠胰岛β细胞株Beta-TC-6作为实验对象,分别以0、0.1、0.5、1.0、2.0、4.0、8.0、16.0 mg/LNa F干预24 h、48 h、72 h、96 h观察对β细胞形态学的影响,采用四唑蓝[3-(4,5-dimethyl-2-thiazolyl)-2,5-diphenyl-2-H-tetrazolium bromide,MTT]比色法,检测不同剂量NaF对β细胞增殖活力的影响;用酶联免疫吸附(enzyme linked immunosorbent assay,ELISA)法测定不同剂量NaF对β细胞胰岛素分泌的影响。结果:0.5 mg/L、1.0 mg/L的NaF作用72 h时,可使胰岛β细胞增殖活力和胰岛素分泌较对照组明显增强(P0.05);≥8.0 mg/L时随着NaF剂量的增加和作用时间的延长,胰岛β细胞的增殖活力和胰岛素分泌明显减弱(P0.05)且随着NaF剂量的增加和时间的延长,细胞生长缓慢,数量减少,不易贴壁或融合成片,多边形细胞减少,可见较多椭圆或圆形细胞。结论:NaF对胰岛β细胞的增殖和胰岛素分泌呈剂量效应关系,随着剂量的增大和时间的延长对细胞增殖活力和胰岛素分泌能力的抑制逐渐增强。     

胰岛α细胞对β细胞功能的影响

众多研究表明,胰岛移植的短期效果较显著,但长期效果仍不尽人意。在胰岛移植的早期,绝大多数病人可以获得明显的治疗效果,而后大多数的病人发生进行性的胰岛功能丧失,产生这种现象的原因至今仍不甚明了。如何解决移植胰岛的长期存活问题对于胰岛移植的临床应用至关重要。近年来人们对胰岛移植失败的原因进行了不断探索,发现胰岛移植后期的失败不仅与免疫反应有关,而且与移植物的细胞组成有密切关系,即胰岛细胞间的相互作用对移植物的功能维持可能有重要影响。因此,本文就胰岛α细胞及其分泌的胰高血糖素对β细胞功能的影响作一综述。     

抑制胰岛肝脏移植排异反应有新法

作为重度糖尿病的有效疗法,胰岛肝脏移植目前广受关注,但移植后的排异反应严重影响手术的成功率。日本研究人员新开发出一种抑制排异反应的方法,有望促进胰岛肝脏移植的成功。为调节体内血糖浓度,重度糖尿病患者必须每天接受胰岛素注射。胰岛肝脏移植即从捐献者的胰腺内提取负责分泌胰岛素的细胞组织——胰岛,再把它植入重度糖尿病患者的肝脏。接受胰岛肝脏移植手术的     

胰岛β细胞炎症与2型糖尿病

2型糖尿病属于代谢性疾病,它的发生发展受环境因素和多种基因的共同调控.近年来研究认为2型糖尿病属于代谢性炎症,可能是由细胞因子介导的一种慢性炎症反应性疾病.胰岛作为胰岛素的分泌器官,它的异常是2型糖尿病发病进程中的一个重要病理基础.长期的高糖,高脂及巨噬细胞浸润等因素都会刺激细胞因子的大量生成,造成胰岛β细胞的炎症反应,对胰岛β细胞分泌胰岛素的功能和细胞活力产生不同程度的损伤,导致其功能障碍和凋亡,进而促使2型糖尿病的发生发展.本文根据国内外近几年的研究进展,进一步了探讨胰岛β细胞炎症与2型糖尿病的关系.这种代谢性炎症的研究,进一步阐明了炎症的发生,引起胰岛素抵抗、功能障碍的具体机制,革新了对2型糖尿病发病机理的认识,并为2型糖尿病的防治提供了新的方向.     

基因工程胰岛素分泌细胞的研究

在体外构建胰岛素分泌细胞系作为糖尿病患者的胰岛细胞的代用品是国外进行糖尿病基因治疗的主要内容。１．β细胞系工程β细胞是人胰腺郎格罕氏细胞,早已被用来治疗糖尿病［１］,但是用胰腺移植治疗糖尿病有免疫排斥、供体有限以及必须纯化胰腺等困难。β细胞工程则可避...     

c-met 在大鼠胰岛β细胞INS-1 胰岛素分泌中的作用

目的:从c-met对胰岛β细胞增殖,细胞周期、糖耐受和对GLUT2的表达影响三个方面探讨c-met在胰岛β细胞功能的影响及相关机制。方法:在大鼠胰岛β细胞系INS-1中运用RNA干扰技术(RNAi)抑制HGF的特异性受体c-met蛋白的表达,检测其在正常的生理状况下对成熟的胰岛β细胞增殖以及功能维持的作用。结果:c-met蛋白对成熟的胰岛β细胞的增殖与周期并没有显著影响,但对于β细胞的功能维持具有重要意义。结论:通过调节GLUT2蛋白来维持β细胞的胰岛素分泌功能,有助于进一步阐明HGF/c-met通路在胰岛β细胞功能损伤的分子机制,从而为糖尿病的预防和治疗提供新的理论依据。     

胰腺早期发育及终末分化细胞重编程为胰岛β细胞的研究进展

1型糖尿病是一种由于自体免疫细胞破坏分泌胰岛素的?细胞而引起胰岛素绝对缺乏的自体免疫病。疾病患者需要依靠外源性途径来补给胰岛素,但胰岛素注射治疗不能根治病症,也不能有效地预防糖尿病并发症。多能性干细胞以及体细胞重编程产生胰岛素分泌细胞为根治1型糖尿病提供了可能。编程性的细胞能被用来进行移植治疗和药物筛选,为1型糖尿病的治疗带来了新的希望。当前,通过相关转录调节因子重编程终末分化细胞为胰岛?细胞已经取得了很大进展。文章对胰腺早期发育、胰腺相关转录调控因子及目前利用终末分化细胞重编程产生胰岛?细胞的研究内容进行了综述。     

用于2型糖尿病研究的3D多器官芯片

2型糖尿病是一种全身性代谢性疾病,通常涉及多个组织和器官之间因相互作用而导致胰岛素抵抗以及胰岛功能衰竭的最终状态.本文建立了脂肪3D器官芯片、胰岛3D器官芯片及其联合应用的模型,可对2型糖尿病的发病过程和药物治疗进行多重评价.设计了一种双通道复合式微流控芯片,将脂肪器官分泌的细胞因子以及脂多糖(LPS)共同引入胰岛器官的芯片培养室,芯片通道连续灌流以模拟体液交换.通过分析脂肪细胞和胰岛细胞的脂联素(ADP)、白介素6 (IL-6)和白介素1β(IL-1β)等炎症因子的分泌情况,以及胰岛细胞的胰岛素分泌能力与对照组细胞相比较所产生的变化,分析胰岛细胞的损伤情况以及系统内炎症反应情况.结果表明,LPS可以引起胰岛细胞的炎症反应以及功能性变化,且脂肪组织的存在能一定程度上加重这种反应,利拉鲁肽(liraglutide)通过减少脂肪和胰岛细胞的炎症反应,能够减轻LPS以及脂肪组织对胰岛细胞的刺激,以改善胰岛细胞的功能.基于微流控芯片的脂肪器官和胰岛器官联合应用的平台可应用于由不同组织之间的相互作用而产生的多器官疾病反应,有望成为2型糖尿病等全身代谢类疾病药物评价的有力工具.