胰岛微环境影响1型糖尿病发展的机制研究:基于BioBreeding大鼠模型及apoCIII靶向干预策略

时间:2025年8月7日
来源:Signal Transduction and Targeted Therapy

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本研究针对1型糖尿病(T1D)胰岛移植存活率低的临床难题,通过BioBreeding(BB)大鼠模型创新性地采用眼前房移植技术,首次揭示糖尿病前期微环境通过上调载脂蛋白CIII(apoCIII)表达诱发胰岛炎症反应和β细胞凋亡的分子机制。研究发现降低apoCIII可显著改善移植胰岛存活率,为开发抗炎性工程化胰岛提供了新靶点。

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在全球范围内,1型糖尿病(T1D)发病率呈现令人担忧的上升趋势,且发病年龄不断提前。这种自身免疫性疾病的核心特征是胰腺β细胞的进行性破坏,导致胰岛素绝对缺乏。虽然胰岛移植被视为潜在治疗方案,但移植后的胰岛存活率始终不理想——即使采用免疫抑制治疗,移植到肝脏门静脉系统的胰岛仍难以长期存活,患者往往需要多次移植才能维持胰岛素分泌功能。这一临床困境引出了两个关键科学问题:是否存在更优化的移植位点?能否通过生物工程手段增强胰岛对免疫攻击的抵抗力?

来自卡罗林斯卡医学院(Karolinska Institutet)和西华医院(West China Hospital)的联合研究团队在《Signal Transduction and Targeted Therapy》发表了一项突破性研究。研究人员创新性地利用BioBreeding(BB)大鼠模型,通过眼前房移植技术结合多模态成像,首次在活体水平揭示了糖尿病前期微环境对胰岛功能的决定性影响。研究发现载脂蛋白CIII(apoCIII)作为关键介质,通过激活炎症小体和促炎因子IL-1β,驱动了移植胰岛的血管退化和β细胞凋亡。这一发现不仅阐明了T1D发病的微环境调控机制,更为开发抗炎性工程化胰岛提供了明确靶点。

研究团队采用了三项关键技术:1)糖尿病易感(DP)和抗性(DR)BB大鼠模型的建立与表征;2)眼前房移植技术实现胰岛移植后的长期无创监测;3)激光共聚焦显微成像定量分析胰岛血管化和炎症浸润。通过交叉移植实验设计(将DP大鼠胰岛移植至DR大鼠眼前房,反之亦然),结合qRT-PCR、免疫荧光和体积定量分析等方法,系统评估了不同微环境对胰岛功能的影响。

研究结果揭示:

1)微环境决定胰岛命运:尽管移植初期所有胰岛均能成功血管化,但处于糖尿病前期环境的DR胰岛在T1D发病年龄附近出现功能性血管几乎完全丧失,血管密度较基线下降显著(p<0.05)。

2)apoCIII的核心作用:免疫染色显示apoCIII在α和β细胞均有表达,且糖尿病前期胰岛中apoCIII阳性细胞显著增多(胰腺组织:DP 53.7±8.5% vs DR 75.5±3.4%;眼前房移植胰岛:DP 33.6±4.2% vs DR 56.8±3.3%)。这种差异具有统计学意义(p<0.05)。

3)炎症级联反应:60日龄DP大鼠胰岛显示apoCIII上调伴随炎症标志物(Iba1、Mcp1、Cd4、Tnf-α)的显著增加。炎症小体相关基因的激活导致IL-1β水平升高,这一现象在移植至DP环境的DR胰岛中同样被观察到。

4)临床转化价值:研究证实降低apoCIII表达可延缓T1D发病,提示其作为治疗靶点的潜力。团队计划利用CRISPR/Cas9技术构建apoCIII低表达的人胰岛类器官,以验证其在糖尿病环境中的抵抗力。

这项研究的重要意义在于:首次在活体水平证实胰岛微环境而非胰岛自身特性决定移植结局;确立apoCIII-炎症小体轴作为T1D进展的关键调控通路;提出眼前房作为潜在移植位点的临床价值。研究由Patricia Recio-López、Per-Olof Berggren等学者完成,创新性地将基础研究与临床转化相结合,为开发新一代抗炎性工程化胰岛提供了理论依据和技术路线。特别值得注意的是,该团队发现通过反义寡核苷酸降低apoCIII水平可延迟T1D发病,这一策略可能改写当前胰岛移植的治疗范式。

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