基本信息
- 项目名称：
- 柯萨奇病毒B组3型感染胰岛细胞的体外研究
- 来源：
- 第十二届“挑战杯”省赛作品
- 小类：
- 生命科学
- 大类：
- 自然科学类学术论文
- 简介：
- 本实验通过分离并培养骨髓间充质干细胞，用尼克酰胺和β-巯基乙醇进行胰岛细胞诱导并鉴定。用CVB3感染胰岛细胞，反转录-聚合酶链式反应(RT-PCR)检测胰岛细胞内的CVB3特异性片段，证实了CVB3直接损伤胰岛细胞的可能性
- 详细介绍：
- 目的：观察柯萨奇病毒B组3型(Coxsackie virus B3，CVB3)对体外培养胰岛细胞的感染情况，初步探讨CVB3损伤胰岛细胞的机制。 基本思路： CVB3与糖尿病发病有着密切的联系，但关于CVB3如何损伤胰岛细胞，目前的研究主要集中在CVB3的免疫损伤机制，有关CVB3直接损伤胰岛细胞的报道很少。本实验通过诱导大鼠骨髓间充质干细胞为胰岛细胞，将CVB3感染胰岛细胞并检测细胞中有无CVB3的特异性片段来研究CVB3是否能够直接感染并且损伤胰岛细胞。 科学性：本实验分离并培养骨髓间充质干细胞，用尼克酰胺和β-巯基乙醇进行胰岛细胞诱导并鉴定。用CVB3感染胰岛细胞，反转录-聚合酶链式反应(Reverse Transcription-Polymerase Chain Reaction,RT-PCR)检测胰岛细胞内的CVB3特异性片段。 先进性：CVB3的感染与糖尿病有着密切的关系，但是目前的研究主要集中在CVB3对胰岛细胞的免疫损伤上，有关CVB3直接损伤胰岛细胞的报道很少，本实验进一步证实了CVB3直接损伤胰岛细胞的可能性。 独特之处：1）利用动物模型进行研究不可避免地会受到体内免疫因素的影响。因此本实验利用体外环境研究柯萨奇病毒损伤胰岛细胞的致病机制，很好的避免了免疫因素的影响。2）体外直接培养动物的胰岛细胞有很大的困难且成本较高，本实验采用诱导大鼠骨髓间充质干细胞为胰岛细胞的方法，避免了细胞来源困难的问题，并且降低了实验成本。 应用价值：1)胰岛细胞移植术后，移植的胰岛细胞有可能被病毒感染而导致移植术的失败。本实验研究发现，CVB3可以直接感染并破坏胰岛细胞，这可能是导致胰岛细胞移植术失败的主要原因之一。本实验为胰岛移植手术前CVB3的检测提供了理论支持，也为病人预后的改善作出了一定贡献。 2）目前大多数研究认为CVB3导致1型糖尿病的主要发病机制为胰岛细胞的免疫损伤，本实验证实了除免疫损伤以外的CVB3导致1型糖尿病的另一种发病机制。
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作品专业信息
撰写目的和基本思路
- 目的：观察柯萨奇病毒B组3型(CVB3)对体外培养胰岛细胞的感染情况，初步探讨CVB3损伤胰岛细胞的机制。基本思路： CVB3与糖尿病发病有着密切的联系，目前的研究主要集中在CVB3的免疫损伤机制，有关CVB3直接损伤胰岛细胞的报道很少。本实验通过诱导大鼠骨髓间充质干细胞为胰岛细胞，将CVB3感染胰岛细胞并检测细胞中有无CVB3的特异性片段来研究CVB3是否能够直接感染并且损伤胰岛细胞。
科学性、先进性及独特之处
- 科学性：分离并培养骨髓间充质干细胞，用尼克酰胺和β-巯基乙醇进行胰岛细胞诱导并鉴定。用CVB3感染胰岛细胞，反转录-聚合酶链式反应(RT-PCR)检测胰岛细胞内的CVB3特异性片段。先进性：本实验证实了CVB3直接损伤胰岛细胞的可能性。独特之处：1）本实验利用体外环境研究，很好的避免了免疫因素的影响。2）本实验采用诱导大鼠骨髓间充质干细胞的方法，避免了细胞来源困难的问题，降低了实验成本。
应用价值和现实意义
- 1)胰岛细胞移植术后，移植的胰岛细胞有可能被病毒感染而导致移植术的失败。本实验研究发现，CVB3可以直接感染并破坏胰岛细胞，这可能是导致胰岛细胞移植术失败的主要原因之一。本实验为胰岛移植手术前CVB3的检测提供了理论支持，也为病人预后的改善作出了一定贡献。2）本实验证实了除免疫损伤以外的CVB3导致1型糖尿病的另一种发病机制。
学术论文摘要
- 摘要 目的：观察柯萨奇病毒B组3型(Coxsackie virus B3，CVB3)对体外培养胰岛细胞的感染情况，初步探讨CVB3损伤胰岛细胞的机制。方法：分离并培养骨髓间充质干细胞，用尼克酰胺和β-巯基乙醇进行胰岛细胞诱导并鉴定。用CVB3感染胰岛细胞，反转录-聚合酶链式反应(Reverse Transcription-Polymerase Chain Reaction,RT-PCR)检测胰岛细胞内的CVB3特异性片段。结果：骨髓间充质干细胞经药物诱导后，呈半悬浮状并聚集成团。双硫腙特异性染色后细胞变成红棕色，RT-PCR也证明诱导细胞内具有表达胰岛素的mRNA。CVB3感染胰岛细胞，细胞出现皱缩，折光性下降等典型病变， RT-PCR法成功扩增出胰岛细胞内的CVB3特异性片段。结论：CVB3可以在体外直接损伤胰岛细胞，最终引起胰岛细胞的裂解。
获奖情况
- 1.综述《通过基因转染诱导骨髓间充质干细胞为胰岛样细胞的进展》已被核心期刊《国际生物医学工程杂志》接收并将于2011年4月发表。 2.综述《柯萨奇病毒与1型糖尿病发病关系研究进展》已被期刊《国际儿科学杂志》接收并将于2011年6月发表。
鉴定结果
- 本实验利用体外环境研究柯萨奇病毒损伤胰岛细胞的致病机制，很好的避免了免疫因素的影响。本实验采用诱导大鼠骨髓间充质干细胞为胰岛细胞的方法，避免了细胞来源困难的问题，并且降低了实验成本。
参考文献
- [1]Daneman D.State of the world`s children with diabetes.Pediatr Diabetes,2009,10(2):120-126. [2]Edmond AR，Breay WP，Peter AS,et al.Five-year follow-up after clinical islet transplantation．Diabetes,2005,54：2060 -2069. [3]Shapiro AM,Ricordi C,Hering B.Edmonton's islet success has indeed been replicated elsewhere.Lancet,2003,362(9391):1242. [4]Rodolfo A,Franca BB,Bernhard JH,et al.2008 update from the collaborative islet transplant registry.Transplantation.2008,86(12):1783-1788. [5]Malin F,Devin T,Cody F,et al.Diabetogenic potential of human pathogens uncovered in experimentally permissive beta-cells.Diabetes,2003,52:2025-2034.
同类课题研究水平概述
- 据国际胰岛移植登记处统计资料显示，自1999年至2007年，全球共有15个国家的64家移植中心开展胰岛细胞移植，但是由于临床总的疗效仍不够理想，故近几年来全球年度移植例数一直徘徊于20～50例之间。除了胰岛移植术的免疫排斥问题外，近年来，人们还注意到胰岛移植时的微生物方面的安全问题，其中病毒感染是移植术后受者常见的并发症之一，常常成为导致移植失败的主要原因。该病毒引起人类感染范围很大，从轻微呼吸道感染到急性心肌炎,从心肌慢性感染到1型糖尿病。其中CVB3感染胰岛细胞的机制颇受大家重视。目前相关研究绝大多数是关于CVB3破坏胰岛细胞的免疫途径。然而Malin和Numazaki等用CVB3感染重度免疫缺陷小鼠和免疫正常小鼠发现，大部分免疫正常小鼠胰腺外分泌组织的破坏，但是胰岛未被破坏，没有引发1型糖尿病。而免疫缺陷小鼠的胰岛和外分泌组织均被破坏，形成急性1型糖尿病。在这一模型中CVB3诱导胰岛细胞的破坏与T细胞应答不相关。来自几个1型糖尿病患者的尸检的胰腺标本也检测到柯萨奇病毒RNA，而且它们的位置特异地局限在胰岛。这表明柯萨奇病毒对胰岛细胞具有亲嗜性，也为CVB对胰岛细胞直接破坏提供了可能性。CVB3直接损伤胰岛细胞的机制可能与胰岛细胞表面的CVB3受体——柯萨奇病毒-腺病毒受体及衰变加速因子(decay-accelerating factor，DAF)有关。人类和鼠类细胞都包含有柯萨奇病毒-腺病毒受体，而且它们之间表现出来较高的同源性（91%蛋白同源性），Tomko等检测到柯萨奇病毒-腺病毒受体的mRNA在各种鼠和人类的胰腺均有较高表达，这也就在一定程度上解释为什么利用大鼠建立的胰岛细胞模型能反映人类的发病情况。DAF是糖磷脂-磷脂酰肌醇的锚着糖蛋白，它能限制补体介导的细胞损害。早在上个世纪90年代，一些研究就已经证实CVB能够与DAF结合。Selinka等研究发现，与DAF结合的CVB3株诱导了更加严重的细胞病变效应。正是这两种受体介导了病毒的吸附，将病毒提呈给受体并参与了宿主细胞的信号传导过程，而这些信号会影响细胞自身的内环境并使得胰岛自身所需蛋白合成受到抑制，最终造成胰岛细胞的裂解死亡。不过病毒对胰岛细胞直接损伤和免疫损伤这两种机制如何相互影响仍不清楚，有待进一步研究证实。
