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糖尿病肾病(diabetic nephropathy,DN)是糖尿病(diabetes mellitus, DM)重要的慢性微血管并发症之一,以肾小球基底膜增厚、系膜扩张以及细胞外基质(Extracellula Matrix, ECM)增生为病理特征,导致肾小球的高滤过和蛋白尿,是引起终末期肾衰的重要原因。目前,治疗DN的最主要的方法是降糖、降压、降脂,减少尿蛋白的排泄,但不能阻止DN的进展和恶化,近年来,干细胞给DN治疗带来了新的希望。目的:将人脐血(Human Umbilical Cord Blood, HUCB)间充质干细胞(Mesenchymal stem cell,MSCs)体外培养、扩增,但不进行诱导分化,尾静脉移植入实验性糖尿病大鼠体内,观察其对肾脏形态、功能改变的影响,并探讨其可能机制。方法:1.体外传代扩增人脐带血间充质干细胞,采用形态学观察,细胞表型分析及多向分化潜能分析方法对细胞进行鉴定。细胞总数达到3×108个,用DAPI进行体外标记。2.将50只健康雄性Wistar大鼠随机分为4组(n≥10):正常组、糖尿病组、胰岛素组、干细胞组。后3组一次性腹腔注射链脲佐菌素(Streptozotocin,STZ)65mg/kg建立糖尿病大鼠模型血糖≥16.7mmol/l者为造模成功。3.造模成功后1周,将干细胞经尾静脉移植入DAPI标记的MSCs,每周测量大鼠血糖、体重,分别于治疗前(即造模后1周)、治疗后3周、治疗后6周相同时间代谢笼收集各组大鼠24h尿液,待测大鼠尿β2微球蛋白、白蛋白、IgG(放射免疫分析法);并于第6周末处死全部大鼠,取出肾脏标本,制成冰冻切片及石蜡切片,HE、PAS、Masson染色光镜下观察各组大鼠肾脏形态学改变,利用自动图像分析系统计数测量肾小球直径,计算其平均体积;采用免疫组织化学法检测肾脏TGF-β1和desmin蛋白的表达。4.统计学方法:所有数据采用SPSS11.5统计软件包进行统计学分析,计量资料以均数士标准差((x|-)±s)表示,组间差异的统计学比较采用单因素方差分析(One-Way ANOVA)。P <0.05表示差异具有统计学意义。结果:1.体外扩增脐带血间充质干细胞传代至3代后,MSCs形态均一,呈鱼群状或漩涡状生长,DAPI标记染色于激光共聚焦显微镜下观察细胞核着色发出蓝色荧光。2.脐带血MSCs表形分析显示:阳性表达CD73、CD90、CD105,阴性表达CD14、CD19、CD34、CD45、HLA-DR。3.与正常组比较,糖尿病组大鼠出现多饮、多尿、消瘦等症状。整个实验过程中,体重明显下降(P<0.01),饮水量、尿量明显增多(P<0.01),血糖、尿白蛋白、β2微球蛋白、IgG排泄量明显升高(P<0.01),并随病程的延长而增加;半定量分析显示:肾脏指数、肾小球体积明显增加(P<0.01);免疫组化肾脏TGF-β1和desmin阳性细胞数明显增多(P<0.01)。与糖尿病组比较,胰岛素组大鼠多饮、多尿、消瘦等症状减轻,体重增长速度较快(P<0.01);饮水量、尿量减少(P<0.01),血糖明显下降(P<0.01),治疗后3周、6周,大鼠尿白蛋白增加(P<0.01,P<0.05)、β2微球蛋白、IgG排泄量减少(P<0.01),但随病程的延长呈增加的趋势;半定量分析显示:肾脏指数、肾小球体积减小(P<0.01);免疫组化肾脏TGF-β1和desmin阳性细胞数减少(P<0.01)。与糖尿病组比较,干细胞组大鼠多饮、多尿、消瘦等症状减轻,体重增长速度较快(P<0.05);饮水量、尿量减少(P<0.01,P<0.05),血糖于治疗后1周、3周、6周下降(P<0.01),治疗后3周、6周,大鼠尿白蛋白排泄量减少(P<0.01,P<0.05)、β2微球蛋白、IgG排泄量降低(P<0.01),但随病程的延长呈增加趋势;半定量分析显示:肾小球足细胞数增多(P<0.05),肾脏指数降低(P<0.05)、肾小球体积减小(P<0.01);免疫组化肾脏TGF-β1和desmin阳性细胞数减少(P<0.01)。4.光镜下病理切片观察:正常组大鼠肾小球体积正常,细胞外基质与系膜细胞分布正常,毛细血管清晰可见,肾小管染色正常;而糖尿病组的肾小球肥大,肾小囊腔扩大,系膜细胞及细胞外基质增生,肾小管壁不规则增厚,内皮细胞肿胀,管腔狭窄,部分可见空泡变性、萎缩或扩张。胰岛素组和干细胞组较糖尿病组病变轻微。5.实验结束时处死大鼠,取肾脏做成冰冻切片,置于共聚焦显微镜下观察,可见蓝色荧光样物质,说明干细胞移植后能够到达肾脏并存活。结论:1.人脐带血间充质干细胞移植能够改善糖尿病大鼠症状,降低血糖,减少尿蛋白的排泄,延缓糖尿病肾病的进展。2.人脐带血间充质干细胞移植,能够降低TGF-β1和desmin蛋白表达,减少足细胞损害和细胞外基质的沉积,从而延缓糖尿病大鼠肾脏损害。3.人脐带血间充质干细胞经尾静脉移植后,能够到达受损伤的肾脏。