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肥胖和胰岛素抵抗是导致2型糖尿病发病的重要因素。脂肪来源的间充质干细胞具有自我更新和多向分化的潜能,间充质干细胞治疗作为一种新的治疗方法,给糖尿病患者带来了新的希望。目的通过高脂饮食联合小剂量链脲佐菌素(STZ)注射来诱导2型糖尿病大鼠模型,并在链脲佐菌素注射28天后进行自体脂肪间充质干细胞(ASCs)治疗,以观察ASCs对病史较长的2型糖尿病的疗效,ASCs修复胰岛β细胞和改善胰岛素抵抗作用的可能机制。方法选择雄性SD大鼠作为研究对象,通过高脂饮食联合小剂量链脲佐菌素(STZ)注射来诱导建立2型糖尿病大鼠模型,并制备大鼠脂肪间充质干细胞。确诊的40只糖尿病大鼠随机分成两组(n=20):ASCs治疗组和糖尿病对照组。ASCs治疗组的大鼠在STZ注射28天后给予尾静脉注射ASCs,体积0.5ml,细胞数量2×106/大鼠(经预实验确定的最佳细胞剂量)。给予糖尿病对照组的大鼠尾静脉注射0.5ml PBS作为对照。20只健康SD大鼠做为正常对照。血糖仪检测尾静脉血糖,每周2次;采用ELISA法测定大鼠糖化血红蛋白(Hb A1c),血清胰岛素和C肽水平。用HOMA稳态模型来评估各组大鼠胰岛素抵抗(HOMA-IR)和胰岛β细胞功能(HOMA-β)的变化情况。ASCs治疗2周后,用高胰岛素葡萄糖钳夹试验来评估胰岛素敏感性的变化情况。采用免疫荧光分析法,对胰岛中的不同类型细胞(α和β细胞)的数量和胰岛细胞总数量进行计数。采用比色法检测胰岛组织匀浆中Caspase-3的活性;用ELISA方法检测胰岛组织匀浆中细胞因子TNF-α,IL-1β,IL-6和血管性假血友病因子(v WF)的水平。采用Western Blots方法检测胰岛素受体(INSR),葡萄糖转运蛋白4(GLUT4),总或磷酸化胰岛素受体底物1(IRS-1,tyr612),3‘-磷酸肌醇依赖性激酶l(PDK1,Ser241)和蛋白激酶Cζ(PKCζ,Thr410)在ASCs治疗前后的表达变化情况,以评估胰岛素抵抗的变化情况。结果1.脂肪间充质干细胞和大鼠的一般情况ASCs呈贴壁生长,梭形形态。ASCs细胞表面表达CD44+(75.34%),CD105+(79.26%),CD90+(85.77%),CD73+(89.63%),CD34-(0.34%)和CD45-(0.14%)。成功建立2型糖尿病大鼠模型,糖尿病对照组和ASCs治疗组的大鼠的空腹血糖和体重在治疗开始前无明显差异。2.ASCs可以降低2型糖尿病大鼠的高血糖ASCs治疗组大鼠在ASCs治疗后,体重逐渐增加。ASCs治疗组大鼠的空腹血糖逐渐下降,在ASCs治疗两周后达到最低点,并在较低地水平上维持了6周。ASCs治疗组大鼠的糖化血红蛋白水平低于糖尿病对照组,但高于正常对照组(P<0.05)。STZ注射后,ASCs治疗组和糖尿病对照组大鼠的血清胰岛素和C肽浓度均低于正常对照组(P<0.05);而ASCs治疗后,ASCs治疗组大鼠的血清胰岛素和C肽浓度均高于糖尿病对照组(P<0.05)。3.ASCs可以通过减少胰岛细胞凋亡和促进胰岛血管新生来修复胰岛细胞ASCs治疗组的大鼠胰岛β细胞的平均数量多于糖尿病对照组(P=0.032),但低于正常对照组(P=0.01)。ASCs治疗组的大鼠胰岛α细胞数量在ASCs治疗后增加,明显高于正常对照组(P=0.019)。治疗8周后,糖尿病对照组的大鼠胰岛caspase-3活性显著高于正常对照组(P=0.03,),而ASCs治疗组的大鼠胰岛caspase-3活性与糖尿病对照组(P=0.038)相比要明显降低,但仍高于正常对照组(P=0.031)。ASCs治疗组的大鼠胰腺组织中v WF因子的浓度高于正常对照组和糖尿病对照组(P=0.034,P=0.01)。4.ASCs可以调节胰岛炎症糖尿病对照组的大鼠胰岛组织中TNF-α,IL-1β和IL-6的浓度水平高于正常对照组(P值分别为0.013,0.022,和0.03)。ASCs治疗后,ASCs治疗组的大鼠胰岛组织中TNF-α,IL-1β和IL-6浓度低于糖尿病对照组(P=0.032,0.027,和0.028),但高于正常对照组(P=0.04,0.038,0.031)。5.ASCs可以改善2型糖尿病大鼠的胰岛素抵抗ASCs治疗组大鼠的葡萄糖清除率(GDR)和葡萄糖输注率(GIR)显著增加。ASCs治疗组与糖尿病对照组大鼠的基础肝糖输出率(HGP)没有显著差异,但ASCs组大鼠的钳夹HGP显著降低。此外,在ASCs治疗组的大鼠胰岛素抵抗指数(IR)降低和胰岛β细胞功能指数(HBCI)的升高,表明了ASCs治疗组大鼠胰岛素抵抗的降低和β细胞功能的改善。6.ASCs可以影响外周胰岛素靶组织表达GLUT4和INSR糖尿病对照组骨骼肌、肝脏和脂肪组织中细胞膜表面葡萄糖转运蛋白(GLUT4)和胰岛素受体(INSR)表达总量明显低于正常对照组(P<0.01)。ASCs治疗后,ASCs治疗组的大鼠外周组织细胞膜表面GLUT4和INSR的表达量明显增加(P<0.05)。7.ASCs可以增强糖尿病大鼠胰岛素传导信号中IRS-1,PDK1和PKCζ的磷酸化糖尿病对照组的大鼠骨骼肌、肝脏和脂肪组织中胰岛素受体底物-1(IRS-1),3-磷酸肌醇依赖性蛋白激酶1(PDK1)和蛋白激酶Cζ(PKCζ)的磷酸化水平显著低于正常对照组(P<0.01),然而ASCs治疗后,ASCs治疗组大鼠的IRS-1,PDK1,和PKCζ磷酸化水平显著升高(P<0.05)。结论ASCs治疗可以有效地改善2型糖尿病大鼠的高血糖,通过减少胰岛β细胞凋亡和促进胰岛的血管新生来修复胰岛β细胞,改善胰岛素抵抗。自体脂肪间充质干细胞可能是治疗2型糖尿病的一种有效的治疗方法。