新型干细胞疗法治愈糖尿病小鼠!终结胰岛素注射时代又近一步

2020
12/23

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多项研究显示,我国ACS患者仍然面临着较大的心血管事件复发和死亡风险。


近日,加拿大电视网(CTV News)报道了一则阿尔伯特大学研究人员攻克糖尿病治疗的新闻,文章称该研究小组已经能够用一种新的干细胞方法治愈患有糖尿病的老鼠,采用1型或2型糖尿病患者的血液中的细胞制造胰岛细胞,然后将这些细胞植入糖尿病小鼠体内,将糖尿病逆转到基本治愈的程度。

治愈糖尿病仍是医学大难题

糖尿病是一种以高血糖为主要特征的代谢疾病,分为1型和2型糖尿病,其中95%以上属于2型糖尿病。1型糖尿病是一种自身免疫性疾病,人体的免疫细胞攻击并破坏胰腺中产生胰岛素的胰岛β细胞,导致胰岛素分泌不足。2型糖尿病的特征在于受体水平的胰岛素抵抗和高胰岛素血症。许多肥胖患者有2型糖尿病的风险,因为大量的胰岛素分泌不仅会增加胰岛素抵抗,还会损害β细胞的胰岛素分泌功能。

根据世界卫生组织(World Health Organization)的数据,全球约有4.22亿糖尿病患者,每年有160万人直接死于糖尿病。当前的降糖药物治疗难以维持长期的血糖稳定,也无法避免糖尿病并发症的发生与发展。

因此,糖尿病的治疗成为医学界的一大难题。目前通过手术移植胰腺器官治疗糖尿病尽管是相对有效的方法,但是胰腺移植需要强大的心血管系统才能耐受移植初始阶段以及与器官移植相关的潜在并发症的发生,另外,胰腺供体也极度匮乏。

由于胰腺器官移植的本质就是再生胰岛细胞,因此考虑使用具有多分化功能的干细胞来治疗糖尿病。干细胞由于其自我更新和多向分化潜能,在医学界被誉为“万能细胞”。干细胞根据来源不同分为以下三种:胚胎干细胞、成体干细胞和诱导性多能干细胞。而在过去的数十年中,从人类干细胞群体中产生功能性β细胞的研究已经取得了显著进展。

所以,以干细胞为基础的糖尿病治疗在近些年蓬勃发展。基于干细胞的细胞替代疗法,也被认为是终结胰岛素注射的潜在方案,成为许多科学研究团队的焦点。

干细胞治疗糖尿病的机制

首先,干细胞可以改善β细胞的功能。由于1型和2型糖尿病都是机体的胰岛β细胞功能紊乱或损伤导致胰岛素分泌不足,进而引起糖尿病的发生和加重。干细胞的分化和归巢功能使得其在移植后分化并迁移到受损的胰岛,促进β细胞的增殖,增大胰岛素的分泌量来改善糖尿病症状。

其次,修复或部分重建机体的免疫系统。糖尿病患者在炎症条件下表现出更脆弱的免疫抵抗,机体的免疫失衡加速了胰岛β细胞的破坏和凋亡,尤其是免疫细胞对胰岛的侵犯促进白细胞介素和肿瘤坏死因子的释放,引发长期炎症。研究表明,糖尿病大鼠模型在注射间充质干细胞8周后,白细胞介素和肿瘤坏死因子的表达量大幅降低,血糖浓度降低,肾脏功能改善[2]。

最后,干细胞可以调控血管的形成。糖尿病常见的并发症如糖尿病足就是因为糖尿病造成的足部周边动脉阻塞,最后变成足部溃疡,这类患者通常伴有血管损伤。人脂肪干细胞联合人工皮肤移植使得小鼠血管密度和真皮厚度增加,从而加速了糖尿病小鼠的伤口愈合。

干细胞疗法改善糖尿病病症指标

2014年发表于著名期刊《Stem Cell Research & Therapy》的一篇文章显示人脐带沃顿胶间充质干细胞(Wharton’s jelly mesenchymal stem cell, WJ-MSC)对2型糖尿病患者有较好的治疗作用[3]。在该研究中,有22例2型糖尿病患者通过1次静脉内注射和1次胰腺内腔注射接受干细胞治疗。

在干细胞移植后对其进行12个月的随访,结果表明,脐带间充质干细胞移植显著降低了患者葡萄糖和糖化血红蛋白的水平,改善了C-肽水平和β细胞的功能,系统性炎症和T淋巴细胞标志物减少。另外,这个过程中没有发生重大的相关不良事件。

厦门大学和迈阿密大学糖尿病研究所共同开展了一项关于脐带间充质干细胞和自体骨髓单个核细胞对于1型糖尿病患者胰岛素分泌的影响以及应用安全性的临床试验。42例1型糖尿病患被随机分成两组,治疗组通过胰动脉注射干细胞进行治疗,而对照组采用标准治疗。治疗后每三个月随访一次,时间为1年。

结果显示治疗耐受性良好,20例患者接受了干细胞移植治疗后C-肽含量上升,而对照组的平均水平则下降;治疗组糖化血红蛋白的含量下降12.6%,而对照组提高了1.2%[4]。

干细胞治疗已被证明是一种很有前途的治疗策略,因为其强大的免疫调节特性而显示出显著的效果。2011年,三名1型糖尿病患者被作为受试对象,其中两名患者接受了自体干细胞治疗,另外一名患者接受常规治疗。在接受干细胞治疗的两名患者中,12个月内的随访显示胰岛细胞抗体、谷氨酸脱羧酶检测为阴性,C-肽水平升高,血糖和糖化血红蛋白水平降低[5]。

展望

糖尿病是一类严重的全球性健康问题,目前科研人员正在对其可能的治疗方法和替代疗法进行大量研究,并开展了很多有意义的工作。由于外源性胰岛素的注射和胰岛移植治疗中的局限性,目前干细胞在糖尿病治疗中的应用目前是一个重要的研究领域。从动物试验到临床试验,诸多问题被渐渐解决。

总的来说,干细胞治疗显示出优于胰岛素注射和其它治疗方法的趋势,并且正在进行的临床试验表明,这种治疗方法在不久的将来可能是糖尿病患者的重要选择。

参考文献

[1] Sneddon J B, Tang Q, Stock P, et al. Stem cell therapies for treating diabetes: progress and remaining challenges. Cell stem cell, 2018, 22(6): 810-823. https://doi.org/10.1016/j.stem.2018.05.016

[2] Lv SS, Liu G, Wang JP, et al. Mesenchymal stem cells transplantation ameliorates glomerular injury in streptozotocin-induced diabetic nephropathy in rats via inhibiting macrophage infiltration, International Immunopharmacology, 2013, 17 (2): 275-282. https://doi.org/10.1016/j.intimp.2013.05.031

[3] Liu X, Zheng P, Wang X, et al. A preliminary evaluation of efficacy and safety of Wharton’s jelly mesenchymal stem cell transplantation in patients with type 2 diabetes mellitus. Stem cell research & therapy, 2014, 5(2): 1-9. https://stemcellres.biomedcentral.com/articles/10.1186/scrt446

[4] Cai J, Wu Z, Xu X, et al. Umbilical cord mesenchymal stromal cell with autologous bone marrow cell transplantation in established type 1 diabetes: a pilot randomized controlled open-label clinical study to assess safety and impact on insulin secretion. Diabetes care, 2016, 39(1): 149-157. https://doi.org/10.2337/dc15-0171

[5] Mesples A, Majeed N, Zhang Y, et al. Early immunotherapy using autologous adult stem cells reversed the effect of anti-pancreatic islets in recently diagnosed type 1 diabetes mellitus: preliminary results. Medical science monitor: international medical journal of experimental and clinical research, 2013, 19: 852.

DOI: 10.12659/MSM.889525

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关键词:
干细胞疗法,胰岛素,糖尿病,干细胞,水平

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