胰岛发育和胰腺干细胞研究进展

［４］Ｄｕｖｉｌｌｉ６ Ｂ，Ｈｅｉｎｉｓ Ｍ，Ｓｔｅｌｓｙｕｋ Ｖ．Ｉｎ ｖｉｖｏ ａｎｄ ｖｉｔｒｏ ｔｅｃｈｎｉｑｕｅ ｔｏ ｓｔｕｄｙ ｐａｎｃｒｅａｓ ｄｅｖｅｌｏｐ－ ｍｅｎｔ ａｎｄ ｉｓｌｅｔ ｃｅｌｌ ｆｕｎｃｔｉｏｎ［Ｊ］．Ｅｎｄｃｅｔ Ｄｅｖ。２００７．１２：４６－５４．
［５］Ｎａｕｊｏｋ ０，Ｆｒａｎｃｉｎｉ Ｆ，Ｊｏｒｅｓ Ａ，ｅｌ ａ１．Ａｎ娟一
［２］Ｌｕｍｅｌｓｋｙ Ｎ，Ｂｌｏｎｄｅｌ Ｏ，Ｌａｅｎｇ Ｐ，ｅｌ ａ１．Ｄｉｆ－ ｆｅｒｅｎｔｉａｌｉｏｎ ｏｆ ｅｍｂｒｙｏｎｉｃ ｓｔｅｍ ｅｅｌＩｓ ｔｏ ｉｎｓｕ— ｌｉｎ—·ｓｅｃｒｅｔｉｎｇ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓ ｓｉｍｉｌａｒ ｔｏ ｐａＨｃｍａｔ－ ｉｅ ｉｓｌｅｔｓ［Ｊ］．ｓｃｉｅｎｃｅ，２００１．２９２（５５２０）：
参考文献
［１］Ｓｏｆｉａ Ｂ，Ｒｏｃｈｅ Ｅ，Ｂｅｍａ Ｃ，ｅｔ ａｌ Ｉｎｓｕｌｉｎ一％一 ｃｒｅｔｉｎｇ ｃｅｌｌｓ ｄｅｒｉｖｅｄ ｆｒｏｍ ｅｍｂｒｙｏｎｉｃ ｓｔｅｍ ｃｅｉｌｓ ｎｏｒｍａｌｉｚｅ ｇｌｙｃｅｍｉａ ｉｎ ｓｔｒｅｐｔｏｚｏｔｃｅｉｎ— ｉｎｄｕｃｅｄ ｄｉａｂｅｔｉｃ ｍｉｃｅ［Ｊ］．Ｄｉａｂｅｔｅｓ，２０００， ４９（２）：１５７－１６２．
１３８９．１３９４．
［３］Ｈｏｒｉ Ｙ，Ｒｕｌｉｆｓｏｎ ＩＣ，Ｔｓｅｉ ＢＣ，ｅｌ ａ１．Ｇｒｏｗｔｈ ｉｎｈｉｂｉｔｏｒｓ ｐｍｍｏｔｅ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｔｉｏｎ ｏｆ ｌｎｓｕｌｉｎ－ ｐｒｅｄｕｃｉｎｇ ｔｉｓｓｕｅ ｆｒｏｍ ｅｍｂｒｙｏｎｉｃ ｓｔｅｍ ｃｅｌｌｓ ［Ｊ］．Ｐｒｏｃ Ｎａｔ［Ａｃａｄ ｓｃｉ Ｕ ５ Ａ，２００２，９９ （２５）：１６１０５－１６１１０．
胰腺干细胞“身份”不能最终确定的
原因之一是对胰腺干细胞在哪里有许多 不同看法¨…。而认为成体胰腺干细胞 为胰导管上皮细胞的某一细胞亚群的占 了多数，是其激活重演胚胎时期胰岛形 成在维持和修复胰腺。Ｖａｃａ等０１０ｊ在体 外分离出人胰腺导管细胞，经培养后出 现有组织结构的胰岛样细胞团，即 ＣＨＩＢｓ（ｃｕｌｔｕｒｅｄ ｈｕｍａｎ Ｉｎｉｓｌｅｔ ｂｕｄｓ）。在 ＣＨＩＢｓ中有细胞角蛋白素１９（ｅｙｔｏｋｅｒａｔｉｎ一 １９，ＣＫ．１９）阳性的导管细胞和胰岛素阳 性的胰岛细胞。ＣＨＩＢｓ能分泌低浓度胰 岛素并对葡萄糖刺激产生反应。
４．其他：啮齿类肝细胞和人胎肝细 胞经体外培养或引入Ｂ细胞特异性基因 可转化成产胰岛素细胞移植入小鼠后可 纠正糖尿病‘”“。Ｙａｎｇ等‘”１从大鼠肝 中分离出肝卵圆细胞用高糖环境诱导其 分化成胰岛样细胞。诱导分化的细胞能 表达胰岛细胞分化相关的转录因子 Ｐｄｘｌ、Ｎｋｘ２．２、Ｎｋｘ６．１、Ｐａｘ４、Ｐａｘ６等。免 疫组织化学法可检测到胰岛特异的激 素：胰岛素、胰高糖索和胰多肽。肝细胞 的横向分化也为糖尿病患者干细胞移植 提供了一条可能的途径。
３．造血系统来源干细胞：骨髓来源 干细胞能转分化为肝细胞、皮肤细胞、骨 骼细胞、心肌细胞、神经细胞等。在骨髓 移植试验中研究者观察到受体小鼠胰岛 内有供者来源细胞，这些细胞产生胰岛 索并表达Ｂ细胞的标志性基因”…。体 内外试验也证实啮齿类骨髓来源干细胞 能转分化为产胰岛素细胞，移植到ＳＴＺ 糖尿病小鼠肾包膜下可逆转糖尿病状 态，而去除移植物后则又恢复到糖尿病 状态㈣。
作者单位：４３００６４武汉，湖北省医学会 （彭波）；武汉市六医院昔外科（邵永胜）
年Ｎａｕｊｏｋ等＂’发现了一种有效的四步 法方法分化和分离胚胎干细胞诱导获得 大量纯化的功能性胰岛细胞。但是深入 探讨胚胎干细胞的伦理学问题和防止畸 胎瘤发生等技术问题仍有待进一步的研 究。
２．胰腺成体干细胞：成体干细胞因 其避免了伦理学问题和免疫排斥而成为 理想的再生修复医学的可替代资源。目 前已经发现肠上皮、肝脏、皮肤、神经、视 网膜、造血等组织或器官的成体干细胞。 但成体胰腺干细胞仍“身份”不明。在正 常成人胰腺内胰岛细胞的生成和凋亡维 持着动态平衡。在一些病理情况下，如 部分胰腺切除、胰动脉结扎、甾体类糖尿 病等情况下也可以观察到胰岛再生。胰 岛的维持和修复是依靠成体干细胞增生 分化还是终分化Ｂ细胞复制分裂抑或二 者同时存在仍未有定论。Ｙｕｖａｌ等。６ ｏ的 研究也显示是已分化的Ｂ细胞复制分裂 而不是多能干细胞在维持小鼠正常内分 泌细胞数量和胰腺切除后Ｂ细胞的新 生。这些研究对成体胰腺干细胞提出了 疑问。但认为人类成熟胰腺细胞再生能 力很差，在胰岛新生和自身维持中主要 还是靠胰腺干细胞激活的传统理论也不 断有新的实验研究支持。Ｓｅａｂｅｒｇ等”Ｊ 在成年鼠的胰岛和导管细胞中找到能克 隆性生长并分化为神经和胰腺细胞系的 称之为胰腺来源的多能前体细胞（ｐａｎ－ ｅｒｅａｔｉｃ ｍｕｈｉｐｏｔｅｎｔ ｐｒｅｃｕｒｓｏｒｓ，ＰＭＰｓ）ｏ它 们不是中胚层和神经脊来源，也不像普 通的内胚层前体细胞表达内胚层标记物 ＧＡＴＡ一４和ＨＮＦ３Ｂ，不表达Ｏｃｔ４和 Ｎａｎｏｇ与胚胎干细胞不同，仅表现有限的 自我更新能力。由ＰＭＰｓ克隆性分化形 成的Ｂ细胞对葡萄糖刺激有反应，分泌 出高于正常２倍的胰岛素。
转分化理论的研究引发激烈争论， 应用染色体组型分析和供体特异性标记 物等方法研究认为转分化是由于骨髓干 细胞与共培养细胞的融合而来”“，Ｔａｎｇ 等¨引在体外将骨髓来源的克隆干细胞 系转化为功能性分泌胰岛素细胞，检测 到多种１３细胞发育和功能基因的表达， 免疫组化和电镜证实葡萄糖刺激下的胰 岛素和ｃ肽的产生，植人糖尿病鼠的体 内试验可以逆转高血糖和改善精耐量试 验。理论上骨髓来源干细胞具有以下优 势：（１）自体骨髓来源干细胞定向分化可
·综述与讲座·
胰岛发育和胰腺干细胞研究进展
彭波邵永胜
［关键词］胰岛；胰腺干细胞 ［中图分类号］Ｒ５７６［文献标识码】Ａ
ｄｏｉ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１００５－６４８３．２００９．０３．０３３
胰腺移植手术可使糖尿病患者得到 治愈。但供体不足成为制约其开展的瓶 颈。胰腺干细胞移植治疗糖尿病ห้องสมุดไป่ตู้极具 潜力的治疗方案，有希望克服尸体胰岛 移植供体不足和需免疫抑制治疗的缺 陷。众多研究者尝试利用不同来源的干 细胞分化或转分化形成胰岛或Ｂ细胞， 并努力寻找胰腺干细胞的特异性标志以 确证和分离纯化胰腺干细胞。本文综述 了近年胰岛发育和胰腺干细胞研究领域 的一些研究进展。
胰腺干细胞“身份”不能最终确定的 另一个重要原因就是尚未找到一致公认 的能分离鉴别胰腺干细胞的特异性膜表 面标志。通过对胰腺发育的研究，研究 人员确定了几个与胰腺干细胞相关的转 录因子（如Ｐｄｘｌ、Ｎｇｎ３、Ｎｋｘ２．２、Ｎｋｘ６．１、 Ｐａｘ４、Ｂｅｔａ２／ＮｅｕｒｏＤ等）。鉴于Ｐｄｘｌ、 Ｎｇｌｌ３等在胰腺发育中的重要性和特异 性常将其作为胰腺干细胞的特异性标 志，但其表达于干细胞开始分化后且表 达具有时间性。其他蛋白类物质有巢蛋 白（ｎｅｓｔｉｎ）、波形蛋白（ｖｉｍｅｎｔｉｎ）、细胞角 蛋白素ＣＫｌ９、ＣＫ２０（ｅｙｔｏｋｅｒａｔｉｎ）、１∞１－２ （凋亡抑制因子）、葡萄糖转运子（Ｇｌｕｔ ２）、Ｂ一半乳糖苷酶（１３一ｇａｌ）、酪氨酸羟 化酶（ｔｙｒｏｓｉｎｅ ｈｙｄｒｏｘｙｌａｓｅ）等。研究较多 的是巢蛋白。
一、胰岛替代的种子细胞的来源 Ｉ．胚胎干细胞：胚胎干细胞是从早 期胚胎中发现、能在体外培养的一种高 度未分化全能干细胞，具有自我更新和 分化发育成机体各种细胞的潜能。它的 全能分化能力和便于基因操作的特点使 其顺其自然的进入候选者之列。Ｓｏｆｉａ 等…将人Ｉｍ基因通过载体转入小鼠胚 胎干细胞后诱导分化成了能分泌胰岛素 的Ｂ细胞。体外检测这些细胞分泌胰岛 素的量可随糖浓度的增加而增加，植入 糖尿病小鼠可逆转高血糖症状。Ｌｕｍｅｌ— ｓｋｙ等Ｂ。用五步法将小鼠胚胎干细胞诱 导分化成了能分泌胰岛素的类似胰岛细 胞团。但其胰岛素含量仅为正常的ｌ／ ５０，移植到糖尿病小鼠也不能纠正其高 血糖。Ｈｏｒｉ等¨ｏ改进Ｌｕｍｅｌｓｋｙ的方法在 培养液中加入磷酸肌醇激酶抑制剂，将 胰岛样细胞内胰岛素含量提高到正常的 １／１０并能轻度改善高血糖状态。Ｄｕｖｉｌｌｉ６ 等１４１已经证实在体内外人胚胎干细胞可 以自发分化为Ｂ细胞的现象。在葡萄糖 存在的情况下，这些细胞可以向培养基中 分泌胰岛素。上述的研究证实了诱导胚 胎干细胞向胰岛定向分化的潜能。２００８
ｅｉｅｎｔ ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌ ｓｔｒａｔｅｇｙ ｆｏｒ ｍｏｕｓｅ ｅｍｂｒｙ－ ｏｎｉｅ ｓｔｅｍ ｃｅｌｌ ｄｉｆｉｅｍｎｔｉａｌｉｏｎ ａｎｄ ｓｅｐａｒａｔｉｏｎ
巢蛋白是在神经干细胞中发现的一 种中问丝蛋白。是一种神经干细胞标志。 Ｈｕｎｚｉｋｅｒ等…１由ｎｅｓｔｉｎ阳性胰腺导管上 皮样细胞诱导分化得到胰岛细胞的一个 亚群，认为ｎｅａｔｉｎ是胰岛干细胞的一个 分子标志，它可能起着促进胰腺内分泌 干细胞分化的作用。Ｉ＇ｉｕａｎｇ等“２１从人胚 胎分离并培养表达干细胞标志ＡＢＣＧ２／ ＢＣＲＰｌ的胰岛源ｎｅｓｔｉｎ阳性干细胞经培 养后形成胰岛样细胞团（ｉｓｌｅｔ—ｌｉｋｅ ｃｅｌ
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ｃｌｕｓｔｅｒ，ＩＣＣｓ）ＩＣＣｓ可表达胰岛等多种胰 腺家族的转录产物。而Ｈｕｍｐｈｒｅｙ等【ｌ纠 的实验发现人ｎｅｓｔｉｒｌ阳性细胞见于胰腺 问质和ａ平滑肌肌动蛋白阳性的血管。 体外诱导培养和移植至无胸腺小鼠均未 能发育为胰岛样细胞。Ｋｌｅｉｎ等”刮的研 究表明在人胰腺中ｎｅｓｔｉｎ表达于血管内 皮细胞在内分泌、导管和腺泡细胞中 ｎｅｓｔｉｎ染色阴性。故认为ｎｅｓｔｉｎ不大可 能是成人胰腺干细胞的特异性标志。胰 腺发育生物学研究亦认为胚胎期ｎｅｓｔｉｎ 阳性细胞发育为胰腺间充质的血管．而 出生后，ｎｅｓｔｉｎ阳性细胞与胰岛的微血管 形成有关，但与内分泌等其他胰腺细胞 无关”“。上述研究结果迥异的可能解 释有：①因为ｎｅｓｔｉｎ阳性细胞分布广泛， 除胰腺外，肝脏、肌肉组织、血管、胃肠道 黏膜等的发育中和分化终末组织及肿瘤 组织中均有其身影。所以ｎｅｓｔｉｎ可能是 多种细胞亚群共同表达的蛋白。②ｌｌｅｓ一 曲阳性细胞是一种多能干细胞。③上述 ｎｅｓｆｉｎ阳性细胞诱导培养成胰岛样细胞 的实验中培养细胞中混有内分泌祖细 胞，只有更严谨设计的实验排除了这一 点疑虑后ｎｅｓｔｉｎ作为胰腺干细胞的表面 标志才更有说服力。
避免移植排斥；（２）来源丰富具有很强的 增生能力。但Ｉ型糖尿病是自身免疫性 疾病，理论上自身来源的骨髓干细胞分 化形成的胰岛细胞也可能面临着自身免 疫系统的破坏的问题。２００４年美国Ａｒ． ｇｏｎｎｅ国家研究室能源部找到干细胞培 养新方法，从血液中提取单核细胞可发 育为具有多种分化潜能的干细胞，可用 液氮低温保存且不会失去分化能力。同 年德国Ｒｕｈｎｋｅ等从人外周血中分离出 单核细胞分化成胰岛佯细胞，对葡萄糖 刺激有反应，移植到糖尿病小鼠肾包膜 下可纠正糖尿病状态。此途径的研究越 来越接近临床运用了。
二、胰腺干细胞研究的展望 胰腺干细胞研究是干细胞研究中最 接近临床运用的领域之一。如移植，虽 然移植免疫的详细机制还没有完全清楚 但不影响移植在临床的成功开展。胰腺 干细胞的理论研究的进步很可能会稍落 后于其运用研究，但这也许不会是其进 入临床运用的主要障碍。所以，虽然还 没有一个理论可以将所有的研究结果统 一起来，但大多数的研究都显示了胰腺 干细胞移植离临床运用越来越近。 进入临床运用，得到的胰岛样细胞 必须达到两条基本要求：体外扩增达到 一定的数量和具备感受血液中葡萄糖浓 度相应调节胰岛索合成分泌的能力，各 家研究展示了多种来源的种子细胞具备 这样的潜力。所以在不断进展的胰腺发 育生物学和干细胞研究的引导下，下一 步高效稳定的纯化诱导培养方案将是实 现这一目标的研究重点．而不断增多的 各种来源的种子细胞更有利于这个目标 的早１３实现。从而将胰腺干细胞移植从 体外培养、动物实验直至推向ｌ临床。