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脐带间充质干细胞对1型糖尿病小鼠视网膜病变保护作用机制研究

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目的：新生血管形成是造成糖尿病视网膜病变（DR）视力下降的重要原因。脐带间充质干细胞（hUCMSCs）是一类具有多向分化潜能的干细胞，应用其治疗DR逐渐成为近年的研究热点，但其具体作用机制仍不明确。通过对NOD小鼠（自发1型非肥胖糖尿病小鼠模型）应用hUCMSCs治疗并观察其治疗效果，探究hUCMSCs能否通过影响Notch信号通路、下游的发状分裂相关增强子1（HESR1）及血管内皮生长因子受体-2（VEGFR-2）对DR起治疗作用。 方法：构建NOD1型糖尿病小鼠模型，随机分组并给予相应干预：糖尿病组小鼠不施加任何干预措施，胰岛素组小鼠据血糖水平给予甘精胰岛素治疗，干细胞组小鼠于发病第3天给予尾静脉注射hUCMSCs1×106/只治疗，并根据小鼠血糖水平给予甘精胰岛素治疗；上述三组小鼠发病8周后，选取未发病的NOD小鼠为正常对照组。每组小鼠于发病后第0天、7天、14天、21天、28天、35天、42天、49天、56天采用针刺尾部取血法测量随机血糖，正常对照组小鼠于适应性饲养1周后记为第0天并定期检测血糖，于各实验组小鼠发病8周后留取标本进行下一步研究。8周后处死小鼠，制作眼球切片，光学显微镜下观察视网膜各层结构并计数突破视网膜内界膜的血管内皮细胞核数；留取视网膜组织，应用荧光定量PCR检测视网膜VEGFR-2、HESR1mRNA表达，应用Western印迹技术检测视网膜VEGFR-2、Notch-1蛋白表达。 结果：正常对照组小鼠一般状态良好，皮毛无破损，其余三组小鼠发病后逐渐出现活动量下降、皮毛破损，进食量增加。不同时点干细胞组及胰岛素组相比，两组小鼠血糖水平差异无统计学意义（P＞0.05），干细胞组小鼠在发病14天后胰岛素注射量开始逐渐下降并维持在较低水平，与胰岛素组相比明显降低，差异有统计学意义（P＜0.05）；在整个实验过程中，正常对照组小鼠体重呈现逐渐上升的趋势；胰岛素组小鼠体重自实验开始至实验结束未见明显波动；糖尿病组小鼠体重在发病后呈逐渐下降的趋势；干细胞组小鼠体重于实验早期逐渐下降，于实验第35天后开始逐渐上升，可上升至与正常对照组小鼠相似水平。视网膜切片HE染色示正常对照组切片视网膜各层结构规整，而糖尿病组、干细胞组及胰岛素组切片可见视网膜各层结构较正常对照组紊乱、细胞排列不整齐。四组间突破视网膜内界膜的血管内皮细胞核数量总体比较，差异有统计学意义（F=557.2，P＜0.05），干细胞组与胰岛素组比较数量较少，差异有统计学意义（P＜0.05）；四组组间小鼠视网膜Notch-1蛋白、HESR1mRNA、VEGFR-2mRNA及蛋白表达量比较差异均有统计学意义（F=562.3、376.2、155.1、197.8，均P＜0.05）。相比于正常对照组，糖尿病组小鼠视网膜Notch-1蛋白表达下降、HESR1mRNA表达下降、VEGFR2mRNA及蛋白表达量增加，差异均有统计学意义（均P＜0.05）；与糖尿病组相比，胰岛素组及干细胞组小鼠视网膜Notch-1蛋白表达增加、HESR1mRNA表达增加、VEGFR2mRNA及蛋白表达量减少，差异均有统计学意义（均P＜0.05）；与胰岛素组相比，干细胞组小鼠视网膜Notch-1蛋白表达增加、HESR1mRNA表达增加、VEGFR2mRNA及蛋白表达量减少，差异均有统计学意义（均P＜0.05）。 结论：本研究应用尾静脉注射hUCMSCs治疗方案可以明显改善实验糖尿病小鼠的高血糖状态、使突破视网膜内界膜的血管内皮细胞核数量减少、稳定视网膜各层结构，其治疗DR的作用机制可能是通过上调Notch通路及下游的HESR1表达、抑制VEGFR-2表达从而抑制视网膜新生血管形成。

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