脾脏巨噬细胞在间充质干细胞治疗2型糖尿病中的作用及其机制探讨

In recent year, MSCs appear to hold great promise for diabetes therapy, but the mechanisms of MSCs’ effect needs to be clarified. Our recent study found that spleen-derived anti-inflammatory cytokine IL-10 stimulated by adipose tissue-derived stem cells protects against type 2 diabetes. Spleen is an important source of macrophages and the immune regulation of the spleen plays an important role in the occurrence and development of diabetes. It is suggested that MSCs may alleviate insulin resistance in type 2 diabetic rats by reducing spleen macrophage polarization to M2 anti-inflammatory phenotype. In view of this, we intend to investigate the role of spleen macrophages in improving insulin resistance of type 2 diabetes after treatment with MSCs, using HFD+STZ-induced rats and spleen macrophages, from levels of the cells, animals and patients. This project may provide a theoretical basis for the study of type 2 diabetes repair mechanism by MSCs.

近年来间充质干细胞(MSCs)治疗糖尿病的相关研究及临床试验发展迅猛，但是针对MSCs的作用机制的研究还存在一系列问题。课题组前期研究发现，MSCs通过上调脾脏抗炎细胞因子IL-10水平，从而缓解胰岛素抵抗。脾脏是巨噬细胞的重要来源组织，脾脏的免疫调节在代谢综合征及糖尿病中起重要作用。提示MSCs可能通过诱导脾脏巨噬细胞极化为M2抗炎表型，缓解2型糖尿病大鼠胰岛素抵抗。鉴于此，本课题拟以高脂饮食+低剂量STZ（30mg/kg）诱导2型糖尿病大鼠模型及脾脏巨噬细胞为研究对象，从细胞、动物以及患者三个角度，探讨脾脏巨噬细胞在MSCs改善2型糖尿病胰岛素抵抗中的作用及其机制，从而为MSCs治疗2型糖尿病提供理论依据。

背景：间充质干细胞 (MSCs) 具有多向分化潜能、自我更新、免疫调节、抗炎等作用，尽管已证实，移植MSCs可有效改善胰岛素抵抗，其具体机制尚不明确，还需进一步阐明。课题组前期研究发现，MSCs通过上调脾脏抗炎细胞因子IL-10水平，从而缓解胰岛素抵抗。脾脏是巨噬细胞的重要来源组织，脾脏的免疫调节在代谢综合征及糖尿病中起重要作用。提示MSCs可能通过诱导脾脏巨噬细胞极化为M2抗炎表型，缓解2型糖尿病大鼠胰岛素抵抗。.目的：本课题拟以高脂饮食+低剂量STZ诱导2型糖尿病大鼠模型和脾脏巨噬细胞为研究对象，探讨脾脏巨噬细胞在MSCs改善2型糖尿病胰岛素抵抗中的作用及其机制。.研究内容和结果：实验分为6组：正常对照组（Normal）、正常去脾组（Normal+SPX）、模型组（T2D）、模型去脾组（T2D+SPX）、治疗组（MSCs）、模型去脾治疗组（T2D+SPX+MSCs）。SD雄性大鼠高脂饮食4周，然后腹腔注射STZ（35 mg/Kg），1周后随机血糖>16.7 mmol/L为成功构建的糖尿病模型，模型稳定2周后进行脾脏去除手术（SPX）。实验结果显示，糖尿病大鼠脾脏长度显著缩小以及脾脏指数显著降低，并且脾脏巨噬细胞M2/M1比值降低，提示糖尿病大鼠脾脏免疫功能减弱。MSCs输注后能显著降低2型糖尿病血糖，改善胰岛素抵抗，改善糖尿病心肌病和脂肪状态，而去脾后MSCs的上述作用显著降低。归巢实验结果显示MSCs输注后募集于脾脏的数量显著多于对照组。脾脏HE染色结果显示，糖尿病大鼠脾脏白髓面积减少，红髓面积增加，且白髓中的生发中心数量降低；MSCs治疗组提高脾脏白髓以及生发中心的数量，由此推断MSCs能激发脾脏的免疫能力，并且糖尿病大鼠MSCs治疗后脾脏巨噬细胞M2/M1比例显著增加。同时在高糖和LPS作用下，MSCs和巨噬细胞共培养，结果显示MSCs能够显著增加巨噬细胞M2/M1比值，从而改善炎性环境。.意义：本课题从动物实验和细胞实验水平阐明MSCs诱导脾脏巨噬细胞M2极化增加从而达到降低炎性环境，改善2型糖尿病大鼠高血糖和胰岛素抵抗的效果，为MSCs在糖尿病的临床应用及推广提供重要证据，同时对脾脏在2型糖尿病治疗中的作用提供新思考。