2型糖尿病大鼠胰岛星状细胞的生物学特性及其活化机制

Islet fibrosis is one of the major pathological changes in type 2 diabetes mellitus(T2DM)which contributes to the progressive decline and even failure of pancreatic β-cells. In our previous study on the cellular mechanism of islet fibrosis, we unexpectedly observed a highly activated stellate cells in the fibrotic islet of GK rat,which contribute to fibrogenesis and significantly inhibit β-cell function. This stimulates us to explore the biological characteristics of the islet stellate cells (ISC), clarify the intrinsic molecular trigger of highly activation. That will be a great significance for prevention or even reversal of islet fibrosis and β-cell loss.In this project, we want to compare the biological characteristics of ISC from T2DM animal with control; draw the gene and protein profile of the ISC at different pathological stage of T2DM; explore the key molecules for ISC activation; and analysis the effects of such factors on ISC induced islet fibrosis and β-cell dysfunction by ISC separation, high-throughput gene chip, protein chip, immunofluorescence, real time PCR, western blot, and gene transfection techniques. Eventually,this study will provide a new theory and novel treatment target for T2DM.

胰岛纤维化是导致2型糖尿病（T2DM）胰岛β细胞功能进行性减退直至衰竭的重要病理生理机制之一。本课题组在研究胰岛纤维化细胞机制的过程中意外观察到GK大鼠纤维化胰岛内存在异常活化的星状细胞，它具有极强的致纤维化作用，且明显抑制胰岛β细胞功能。这促发我们进一步认清该胰岛星状细胞（ISC）的生物学特征，阐明导致其高度活化的内在分子机制，从而找到阻断其活化的关键靶点，对阻止甚至逆转胰岛纤维化和β细胞功能衰退意义重大。本研究拟从体内、体外两个水平运用ISC分离、高通量测序、蛋白质芯片、免疫荧光、real time PCR、western blot、基因转染等技术比较T2DM及其对照动物ISC生物学特性；描绘T2DM不同病程ISC的基因谱和蛋白谱；探寻触发其异常活化的关键分子；分析关键分子在ISC致胰岛纤维化和β细胞功能衰退中的作用，从而为防治T2DM提供新的理论依据和作用靶点。

本课题组在完成标书实验内容的三年中，与英国伦敦大学国王学院Peter M. Jones教授、Western大学王仁年教授进行了多方面合作，根据实验进展情况，部分调整和补充了实验内容（详见历年标书年度考核），基本完成了本课题的研究内容，符合结题要求。.现摘要如下：.1：成功从大小鼠、人的胰腺和胰岛中分离胰腺星状细胞（PSC）和胰岛星状细胞（ISC），发现体外培养条件下，ISC表达PSC经典的鉴定指标，同时也能分泌ECM，并发现在活化、增殖、胶原合成、迁移等方面两者具有生物学差异，并通过Wistar大鼠PSC与ISC的二代测序，证明了PSC与ISC相似但不完全相同，进一步说明了ISC是PSC的一个亚组细胞。.2：完成正常Wistar大鼠和GK大鼠的PSC与ISC的二代测序工作，筛选出正常及糖尿病状态下PSC与ISC的差异基因，并有目的性的验证了部分差异基因，为发现ISC的活化关键分子提供新的证据。.3：在王仁年教授指导下，成功分离培养胎儿PSC，并发现早期胰腺发育过程中，PSC处于活化状态，不同于既往PSC活化参与胰腺或胰岛纤维化，胚胎发育早期PSC活化在胰腺发育成熟中扮演良性角色。.4：申请了发明专利一项：本发明公开了一种小鼠胰岛分离纯化方法，采用此法在大规模的提取胰岛时可以节省时间，是一种简单快捷，廉价高效的小鼠胰岛分离方法。.5：成功从大鼠胰岛中分离鉴定了静息态ISC，并探索了SREBP-1c与ISC活化的关系，发现SREBP-1c可以抑制ISC的活化及胞外基质的分泌。.本课题组研究结果：1、证明了ISC是PSC的一种亚型，但它PSC“和而不同”，且普遍存在于大小鼠、人胰岛中；2、筛选并验证了糖尿病与非糖尿病状态下PSC及ISC的差异基因。3、发现胚胎发育早期PSC活化发挥积极作用，参与胰腺发育成熟。4、申请公开了一种小鼠胰岛分离纯化方法的专利；5、分离了静息态ISC，并对逆转ISC的活化做了初步探索。.课题成果多次参加国际大会交流，并在SCI杂志Oncotarget, Islet, Exp Cell Res, Int J Endocrinol等杂志上发表SCI 6篇，中文核心期刊1篇。本课题为探寻ISC的活化关键分子提供新的证据，更为T2DM的临床防治提供新的思路和潜在的治疗靶点，具有重大潜在的社会和经济效益。