用于多重评价2型糖尿病药物的3D器官芯片的建立

摘要

2型糖尿病在我国的发病率逐年增高，成为严重危害人民健康的一类疾病，但是其具体的发病机制目前并不清楚。脂多糖(LPS)是革兰氏阴性细菌细胞壁的主要成分结构之一，也是革兰氏阴性细菌的主要致病因子，无论是动物实验还是人体研究均表明，LPS作为一种抗原，可以激活免疫系统，与非糖尿病个体相比，2型糖尿病患者体内LPS水平增高。胰高糖素样肽（GLP-1）是目前应用较为广泛的一类降糖药物，除了经典的降糖作用机制以外，其抗炎作用目前越来越受到人们的重视，GLP-1能否通过发挥其抗炎作用，进一步调节改善胰岛β细胞功能，目前的研究尚不能给出明确答案。利拉鲁肽是一种人胰高血糖素样肽1（GLP-1）的类似物，己被批准用于2型糖尿病的治疗。 本文利用微流控芯片在对细胞进行操作和分析上具有的优势，设计了一种双通道复合式微流控芯片，建立了脂肪3D器官芯片、胰岛3D器官芯片及其联合应用的模型，模拟人体内由脂肪引起的慢性炎症反应的过程，将脂肪器官分泌的细胞因子以及脂多糖(LPS)共同引入胰岛器官的芯片培养室，芯片通道连续灌流以模拟体液交换。通过分析脂肪细胞和胰岛细胞的脂联素(ADP)、白介素-6（IL-6）和白介素-1β(IL-1β)等炎症因子的分泌情况以及胰岛细胞的胰岛素分泌能力与对照组细胞相比较所产生的变化，分析胰岛细胞的损伤情况以及系统内炎症反应情况。初步评价了脂肪组织和LPS在二型糖尿病发病过程中所起的作用以及利拉鲁肽改善在胰岛素抵抗中所起的作用。 本文发现LPS可以引起胰岛细胞的炎症反应以及功能性变化，且脂肪组织的存在能一定程度上加重这种反应；利拉鲁肽(Liraglutide)能够通过减少脂肪和胰岛细胞的炎症反应能够减LPS以及脂肪组织对胰岛细胞的刺激以改善胰岛细胞的功能。基于微流控芯片的脂肪器官和胰岛器官联合应用的平台可应用于由不同组织之间的相互作用而产生的多器官疾病反应。