目的：2型糖尿病（Type 2 diabetes mellitus, T2DM）的发病率呈不断增高的趋势，给患者及其家庭带来沉重的负担。现有的治疗方案用于T2DM的疗效不尽如人意。为此，本研究利用脐带间质干细胞来源外泌体（human umbilical cord mesenchymal stem cells derived exosome, hucMSC-ex）对T2DM大鼠模型进行干预并探讨其发挥作用的途径与机制，以期获得治疗T2DM更好的方法。　　方法：体内实验：用45%高脂饮食喂养SD大鼠结合链脲佐菌素尾静脉注射的方法构建T2DM 模型，分别用脐带间质干细胞来源外泌体（ hucMSC-ex ） , hucMSC-ex, exosome分泌被抑制的hucMSC（hucMSC-GW4869），去除exosome的hucMSC上清 （hucMSC-ex free CM），hucMSC全上清 （hucMSC-CM），成纤维细胞来源 exosome （ HFL1-ex ）， PBS ， hucMSC-ex 联合胰岛素（hucMSC-ex+Inuslin），胰岛素 （Insulin）干预T2DM大鼠，健康SD大鼠用PBS或hucMSC-ex干预做为对照，观测hucMSC-ex在T2DM大鼠模型中的作用。采用罗氏金锐血糖仪长期监测各组大鼠餐后血糖值来评价hucMSC-ex在T2DM大鼠血糖调控中的疗效；运用口服糖耐量实验(OGTTs ）、胰岛素耐受实验(IPITTs)、稳态模型评估胰岛素抵抗系数（ HOMA-IR index ）等实验方法分析hucMSC-ex干预后T2DM大鼠胰岛素抵抗的程度；采用ELISA试剂盒检测血清白细胞介素6（IL-6）及肿瘤坏死因子α（TNF-α）的水平来分析hucMSC-ex是否通过调控炎症反应来影响T2DM大鼠对胰岛素的敏感性。体外实验：应用荧光显微镜及流式细胞仪检测hucMSC-ex预处理后的人肝脏细胞株L02和大鼠骨骼肌细胞株L6对葡萄糖替代物2-NBDG （发绿色荧光）的摄取情况，评估hucMSC-ex对胰岛素靶细胞糖代谢的调节作用；用棕榈酸酯（PA）处理L02细胞构建胰岛素抵抗的细胞模型，检测其在hucMSC-ex预处理后对胰岛素的敏感性。为了探讨hucMSC-ex调控T2DM血糖的机制，取动物模型的肝脏、肌肉组织和体外试验中PA诱导的胰岛素抵抗L02细胞株，分别提取总蛋白及膜蛋白，采用Western blot技术检测胰岛素受体底物（ IRS-1 ）酪氨酸位点磷酸化水平（p(try)-IRS1）、磷酸蛋白激酶B（p-AKT）、磷酸化腺苷酸活化蛋白激酶（p-AMPK）等蛋白的表达水平来评价hucMSC-ex对胰岛素信号通路的调控情况；利用糖原染色法检测肝脏和肌肉组织中糖原的含量，实时荧光定量PCR检测肝脏和肌肉组织中糖代谢相关酶的表达，评价hucMSC-ex处理后葡萄糖在组织或细胞中存储及代谢的途径。检测血清胰岛素水平、胰岛素释放试验（IRTs）、胰腺H-E染色切片中胰岛的体积与数量等用于评价hucMSC-ex对T2DM大鼠胰岛素分泌功能的调节作用；应用免疫组化及Western blot检测胰岛组织中PCNA及Caspase3的表达来分析hucMSC-ex改善T2DM大鼠胰岛素分泌功能的具体机制。　　结果: 成功构建T2DM大鼠模型：T2DM组大鼠餐后两小时血糖大于16.7 mmol/L，对葡萄糖及胰岛素的耐受能力与正常组SD大鼠相比存在损伤，血清胰岛素检测显示在T2DM大鼠模型中胰岛素分泌水平降低，胰腺组织切片H-E染色显示 T2DM 组大鼠胰岛体积缩小，β细胞数量减少。分别用 PBS、hucMSC-ex(10mg/kg bw)、hucMSC(3×10^6 个细胞)、hucMSC-CM (10mg/kg bw)及用 exosomes 分泌抑制剂（ GW4869 ）处理的 hucMSC (3×10^6个细胞)、hucMSC-CM(10mg/kg bw) 经尾静脉注射干预不同组T2DM大鼠并连续监测各组大鼠血糖。结果显示hucMSC-ex尾静脉注射能显著降低T2DM大鼠血糖水平，其作用类似于hucMSC及hucMSC-CM；PBS组，hucMSC去ex的上清组对于糖尿病大鼠血糖没有明显的调节作用；GW4869处理的hucMSC组对于T2DM的降血糖作用与 hucMSC 相比存在延迟。此外，成纤维细胞来源 exosome （HFL1-ex，10mg/kg bw）对T2DM大鼠的血糖干预并未出现有明显统计学意义的作用；健康大鼠接受hucMSC-ex注射，其血糖没有出现明显改变。OGTTs， IPITTs，HOMA-IR 系数结果显示hucMSC-ex处理的T2DM大鼠的葡萄糖耐量，对胰岛素的敏感性都得到明显改善。HucMSC-ex联合胰岛素干预T2DM大鼠，其血糖水平明显低于单独使用胰岛素的T2DM组。Western blot检测大鼠肝脏肌肉组织总蛋白，发现hucMSC-ex处理的T2DM大鼠组织中p(try)-IRS1及p-AKT的表达水平明显高于 PBS 处理的 T2DM 组但该过程需要胰岛素参与， hucMSC-ex不影响健康对照组大鼠肝脏与肌肉组织中p-(try)-IRS-1及p-AKT的表达。免疫荧光及Western blot结果显示hucMSC-ex处理的T2DM大鼠组肌组织细胞中GLUT4的总表达量及细胞膜表面GLUT4分子分布明显高于PBS 对照组，调控 GLUT4 膜转位的相关蛋白 TBC1D4 的磷酸化水平也明显提高；hucMSC-ex能促进正常组大鼠肌组织中总GLUT4的表达但不能促进其向细胞膜转位。糖原染色结果发现hucMSC-ex处理组肝组织中糖原沉积明显多于PBS处理组，肌组织中糖原沉积未出现明显改变。此外Western blot检测发现肝组织糖原合成激酶磷酸化水平和糖原合成酶表达增加。实时荧光定量 PCR 检测hucMSC-ex处理组肌组织中糖代谢相关酶的表达，发现与糖酵解相关的关键酶丙酮酸激酶基因水平表达量明显增高，但hucMSC-ex不影响肝组织中糖代谢酶的表达。ELISA试剂盒检测大鼠血清炎症因子发现hucMSC-ex处理的糖尿病大鼠血清TNFα水平明显低于PBS对照组，却不影响IL-6的表达。　　体外实验中，hucMSC-ex (400μg/ml)预处理大鼠骨骼肌细胞，通过荧光显微镜及流式细胞仪检测各组细胞对携带绿色荧光额葡萄糖替代物2-NBDG的摄取量，结果显示 hucMSC-ex 能促进骨骼肌细胞 L6 摄取葡萄糖而作为对照的HFL1-ex，去除ex的hucMSC上清处理组没有发现明显效果，该现象在人肝脏细胞株L02中也能被检测到。棕榈酸酯PA诱导L02细胞形成胰岛素抵抗的细胞株，其经过PBS、hucMSC-ex、hucMSC-ex+Inuslin、Inuslin的预处理，结果显示hucMSC-ex能改善PA导致的L02胰岛素抵抗，提高细胞中胰岛素信号通路的活化水平，促进其摄取2-NBDG，提高细胞质中糖原的贮存，且该效果会在联合Inuslin使用时被放大，而单独使用Inuslin或使用PBS预处理不能促进胰岛素抵抗的L02细胞摄取2-NBDG或形成糖原。　　血清胰岛素检测与胰岛素释放试验显示hucMSC-ex干预的T2DM大鼠相比于PBS对照组有着更强的胰岛素分泌能力。胰腺组织切片H-E染色分析发现， hucMSC-ex对STZ导致的β细胞损伤也有一定的修复作用，hucMSC-ex处理的T2DM大鼠组胰岛体积、β细胞数量都要优于PBS处理的对照组；hucMSC-ex处理的T2DM大鼠胰岛中Caspase3的表达水平明显低于PBS对照组而PCNA没有明显的变化。　　结论：我们成功建立了T2DM大鼠模型并用hucMSC-ex对其进行干预，根据结果我们得出以下结论：hucMSC通过旁分泌的方式改善T2DM大鼠的高血糖状态，其中hucMSC-ex富集了主要的降血糖活性成分；hucMSC-ex不会进一步降低健康组大鼠的血糖，即hucMSC-ex对于血糖的调节作用具有特异性；单剂hucMSC-ex对T2DM大鼠血糖的控制时效优于单剂Inuslin注射；hucMSC-ex对于T2DM大鼠血糖的调节基于多途径的协同作用：1、hucMSC-ex间接增强T2DM大鼠胰岛素靶组织对胰岛素的应答能力，提高组织中胰岛素信号通路的活化水平，增加胰岛素靶组织对葡萄糖的利用以实现机体血糖稳态，此过程可能与降低T2DM大鼠体内前炎症因子的水平相关。2、hucMSC-ex增加肌组织中GLUT4的表达，并在胰岛素作用的情况下增加肌组织中葡萄糖的摄取及酵解，降低外周血中葡萄糖的含量。3、hucMSC-ex通过增加肝糖原合成来促进肝细胞利用及储存葡萄糖，进而平衡机体血糖水平。4、hucMSC-ex抑制STZ诱导的β细胞凋亡，保护T2DM大鼠的胰岛素分泌功能。我们认为hucMSC-ex是hucMSC降低T2DM大鼠血糖的主要旁分泌途径，可能替代细胞疗法成为糖尿病的治疗提供新的可能方法。