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1型糖尿病(T1D)是一种器官特异性自身免疫性疾病,可导致全身性代谢紊乱并继发眼、肾、神经、心血管等脏器损害,是严重危及人类健康的慢性疾病之一。本研究正文分为五个部分,下面分别陈述。
第一部分:1型糖尿病小鼠模型的建立。
目的:分期分批建立用于整个研究的1型糖尿病小鼠模型。
方法:雄性清洁级C57BL/6J近交鼠(第一次建模:一共31只,19-23g,取21只造模;第二次建模:40只,19-23g,取30只造模;第三次:30只,19-23g,取22只遣模;第四次:27只,19-23g,取20只造模)。链脲唑菌素(Streptozotocin,STZ)40mg/kg连续五天腹腔注射法制作糖尿病模型。模型建立后72小时,尾静脉取血,快速血糖测定仪测定血糖,按摩膀胱,用尿糖试纸测定尿糖。连续两天血糖>13.9mmol/L入选,认为建模成功。建模成功后在清洁级环境中饲养约20周。定期测定建模前及各批次移植后120天小鼠尿糖及血糖值。(以下仅报告第一次建模具体尿糖、血糖数据,其它批次建模因建模后有试验步骤干预,相关数据放在各自相应部分中再报告。)
结果:⑴STZ注射后第三天起,建模成功小鼠逐渐出现多饮多食多尿,其中第一次建模21只,成功18只;第二次建模30只,成功25只;第三次建模22只,成功18只;第四次建模20只,成功17只。饲养八周后,糖尿病小鼠出现明显的消瘦,毛发无光泽。⑵第一次小鼠建模两周后,糖尿病组小鼠尿糖阳性率100%,范围++-+++,明显高于正常对照组尿糖(均为-),血糖(21.24±6.14mmol/L)明显高于正常对照组小鼠(6.71±2.35mmol/L)(P<0.01)。
结论:STZ连续五天腹腔注射可以成功诱导出1型糖尿病小鼠模型。
第二部分:同基因造血干细胞移植、干细胞来源及发病至移植时间对小鼠1型糖尿病疗效的影响。
目的:观察同基因造血干细胞移植、造血干细胞来源及发病至移植时间对l型糖尿病小鼠模型疗效的影响,评价其疗效、复发率、移植最佳时机等,为其临床应用提供依据。
方法:小鼠建模成功后分四个时间点进行实验:发病3天:18只(12只受体,6只供体),发病10天:20只(13只受体,7只供体),发病20天:18只(12只受体,6只供体),发病40天:7只(作为受体),另取13只建模成功鼠作为阳性对照,另有正常对照小鼠8只,正常供体小鼠25只.受体1型糖尿病小鼠分别在发病3天,10天,20天,40天时,亚致死量放疗后(8.0 Gy),分组采用正常或1型糖尿病小鼠作为供体鼠,进行同基因造血干细胞移植。移植后监测血糖及尿糖变化。移植后在清洁级环境中饲养,每2周观察检测血糖和尿糖;120天后处死,检测血清胰岛素水平,胰腺组织学及形态学变化以及治愈组糖耐量变化。
结果:同基因造血干细胞移植显著降低了发病10天组1型糖尿病小鼠血糖(移植后120天为(10.07±1.57)mmol/L,而1型糖尿病未治疗组为(26.08±3.87)mmol/L),并在120天的移植观察中无再次升高,且造血干细胞来源(正常小鼠:n=6,糖尿病小鼠:n=7)对疗效无影响。该组移植后120天时糖耐量与糖尿病未治疗组相比有明显改善,血清胰岛素水平与正常组相比无统计学差异。移植及其后观察过程中未出现死亡,而糖尿病未治疗组有较高死亡率(5/13)。对于发病3天、20天、40天后移植组,尽管在移植后短期内降低了血糖,但随后血糖重新升高,并分别在移植后91天,77天,77天超过13.9mmol/L。该三组移植后120天时血糖均高(分别为(17.02±6.31)mmol/L、(19.20±6.85)mmol/L、(28.48±7.16)mmol/L,且血糖超过13.9mmol/L的受体小鼠比例逐渐升高(8/13,8/12,6/7),血清胰岛素水平逐渐降低((0.43±0.14)ug/ml,(0.33±O.12)ug/ml,(0.11±0.10)ug/ml)。在各组中,同基因造血干细胞移植对移植后小鼠的胰腺有明显保护作用。
结论:同基因造血干细胞移植对发病10天的1型糖尿病小鼠有明显降低血糖,改善糖耐量,维持血清胰岛素水平及胰岛病理形态的作用,且有较好的安全性。但对于发病3天、20天、40天各组不能在移植后120天内持续维持血糖的降低,且随着发病至移植时间的增加,其疗效逐渐减弱。同基因造血干细胞移植仅对非刚发病且处于发病初期的1型糖尿病小鼠有明显治疗作用,且有较高的安全性及在移植后120天内无再次血糖升高。
第三部分:同基因造血干细胞移植对1型糖尿病小鼠调节性T细胞的影响。
目的:观察同基因造血干细胞移植治疗1型糖尿病前后小鼠CD4+CD25+FOxP3+调节性T细胞(Treg)的变化,探讨同基因造血干细胞移植治疗1型糖尿病的可能的机制。
方法:C57BL/6J近交鼠在不同发病时间点(3天、10天、20天和40天)进行同基因造血干细胞移植后观察120天后处死,取脾脏,分别从细胞、蛋白、mRNA水平用流式细胞仪测定CD4+CD25+FoXP3+T细胞百分比,western Blot半定量FOXP3蛋白,实时定量PCR测定FOXP3-mRNA拷贝数。
结果:对于发病10天移植组,移植后120天Treg比例显著升高(P<0.01),FoxP3蛋白水平明显上升(P<0.05),FOxP3-mRNA显著升高(P<0.01)。而发病3天、20天移植组移植后120天Treg、FoxP3蛋白、FOXP3-mRNA均无上升,发病40天组尽管FOXP3-mRNA水平增高(P<0.05),其FoxP3蛋白无上升,且Treg水平有显著降低(P<0.01)。对于1型糖尿病小鼠,发病后3天、10天、40天、90天、120天尽管在FoxP3蛋白和FOxP3-mRNA水平未出现统计学差异,但与正常小鼠相比,Treg在发病3天组降低(P<0.05);发病10天组升高(P<0.05);发病20天组无差异,发病40天组降低。
结论:对发病10天的1型糖尿病小鼠组进行同基因造血干细胞移植后120天,伴随糖尿病症状的好转,FoxP3在细胞、蛋白、mRNA水平均升高。但对于发病3天、20天、40天组移植不能在其后120天内维持血糖的降低,该三组的Treg未升高甚至降低。仅在治疗效果明显组Treg升高,提示Treg的升高可能与同基因造血干细胞移植对1型糖尿病小鼠的治疗作用有关。
第四部分:同基因造血干细胞移植对1型糖尿病小鼠继发糖尿病肾病的影响
目的:观察同基因造血干细胞移植对1型糖尿病小鼠继发糖尿病肾病的影响,研究同基因造血干细胞移植是否能预防糖尿病肾病及其可能的机制。
方法:C57BL/6J近交鼠在不同发病时间点(3天,10天、20天和40天)进行同基因造血干细胞移植后,观察120天后处死,取肾脏,分别检测肾脏病理,氧化应激水平以及血管紧张素原(angiotensinogen,AGT),单核细胞趋化因子-1(monocyte chemoattractant protein-1,MCP-1),转化生长因子β1(transforming growth factor,beta1,Tgf-β1)的mRNA表达水平。
结果:⑴在糖尿病发病初期对小鼠进行造血千细胞移植能明显减轻肾小球系膜增厚和肾肥大,其中,如果在发病10天进行造血干细胞移植更能显著缓解肾小球肥大。⑵同基因造血干细胞移植能阻止糖尿病引起的包括过氧化氢酶(catalase,CAT)、超氧阴离子(02-)在内的氧化应激因子的变化,但对糖尿病引起的超氧化剂物歧化酶(superoxide di smutase,SOD)的紊乱没有作用。⑶同基因造血干细胞移植能明显减轻糖尿病在肾病在AGT和MCP-1mRNA水平上的增加,但不能减少Tgf-β1mRNA的增高。
结论:在糖尿病发病初期对小鼠进行同基因造血千细胞移植能明显减轻糖尿病引起的肾损害。
第五部分:全文结论。①STZ多次性腹腔注射可以成功诱导出1型糖尿病小鼠模型。②同基因造血干细胞移植对发病10天的1型糖尿病小鼠有明显降低血糖,改善糖耐量,维持血清胰岛素水平及胰岛形态的作用,且有较好的安全性。但对于发病3天、20天、40天组不能在移植后120天内维持血糖的降低,且随着发病至移植时间的增加,其疗效逐渐减弱。③造血干细胞来源的不同(来自病鼠或正常鼠)对同基因造血干细胞移植的疗效无区别。④对发病10天的1型糖尿病小鼠组进行同基因造血干细胞移植后120天,伴随血糖的持续降低,FoxP3在细胞、蛋白、mRNA水平均升高。但对于发病3天、20天,40天各组不能在移植后120天内维持血糖的降低,该三组的Treg未升高甚至降低。Treg可能通过调节1型糖尿病小鼠自身免疫耐受起到降低血糖的作用。⑤在糖尿病发病初期对小鼠进行造血干细胞移植能明显减轻肾小球系膜增厚和肾肥大,其中,如果在发病10天进行造血干细胞移植更能显著缓解肾小球肥大。⑥同基因造血干细胞移植能阻止糖尿病引起的包括过氧化氢酶(catalase,CAT)、超氧阴离子(02-)在内的氧化应激因子的变化,但对超氧化剂物歧化酶(superoxide dismutase,SOD)的维持没有作用。⑦同基因造血干细胞移植能明显减轻糖尿病肾病在AGT和MCP-1mRNA水平上的增加,但不能减少Tgf-β1mRNA的增高。