间充质干细胞治疗糖尿病的新方式:保护胰岛功能

2021
06/02

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近年来,间充质干细胞被广泛应用到糖尿病的治疗研究项目中,并取得了积极的临床效果。关于间充质干细胞治疗糖尿病的机制,日前《干细胞转化医学》杂志上的研究表明[1],间充质干细胞可以改善胰岛的功能,并起到保护的作用。这为人们进一步了解间充质干细胞治疗糖尿病提供了科学依据。

1型糖尿病与胰岛移植

1型糖尿病原名胰岛素依赖型糖尿病,是一种自身免疫性疾病,多发生在儿童和青少年,也可发生于各种年龄。在胰岛素被发现之前,1型糖尿病是一种致命的代谢疾病,现在,患有1型糖尿病的人仍然依赖于每天使用外源性胰岛素来生存。

1型糖尿病的单细胞病理,使其成为细胞替代治疗的一个潜在适应症,而胰岛移植是原发性β细胞的唯一来源,为传统的胰岛素治疗提供了一个长期的替代方案[2]。


胰岛移植是一种新兴的治疗1型糖尿病的方法,它可以在生理水平控制血糖,还可以降低急性低血糖发作。然而,目前的胰岛移植方案受到隔离过程、培养期和移植后胰岛功能活力迅速下降的限制。这很大程度上是由于β细胞缺氧和炎症的有害影响所致。

间充质干细胞提高胰岛功能活性

研究发现,提高胰岛功能活力的一个实验策略是与间充质干细胞共培养或共移植。大量研究表明,间充质干细胞具有改善胰岛生存和胰岛素分泌功能的能力,其再生和抗炎症特性已经推动了大量关于其作为移植治疗佐剂的潜在用途的研究[3]。

图片来自文献1

间充质干细胞通过分泌因子和细胞接触依赖机制来调节和抑制先天和适应性免疫细胞,并通过分泌抗炎细胞因子来减轻炎症反应。间充质干细胞分泌产物包括一系列血管生成生长因子、细胞外基质蛋白和抗凋亡因子。

这种广泛的功能使间充质干细胞成为在恶劣移植环境中支持和保护细胞的有吸引力的候选者。

间充质干细胞改善胰岛功能的途径

胰岛暴露于急性缺氧或炎症细胞因子的环境中,会发生细胞凋亡和葡萄糖刺激的胰岛素分泌迅速下降。胰岛与间充质干细胞或间充质干细胞条件培养基共培养可以保护胰岛免受这些有害因素的影响。这些保护作用主要是基于,间充质干细胞与胰岛共移植时提供了免疫调节和结构支持,间充质干细胞还可能通过功能性线粒体的物理转移来支持分泌功能,特别是对代谢受损的β细胞[4]。

间充质干细胞有三种改善临床胰岛移植功能的途径[5]:

01

移植前用间充质干细胞来源的可溶性分泌物,可以保护胰岛免受缺氧和炎症损伤

02

移植后用间充质干细胞衍生的可溶性因子抑制宿主的固有免疫和炎症反应;

03

移植前供体细胞或含有细胞外囊泡(ev)的线粒体转移到功能受损的β细胞

小结

目前,临床上关于间充质干细胞对胰岛移植的保护作用的研究及应用还比较少,国内有研究利用该作用机制来治疗2型糖尿病,美国科研团队采用PROCHYMAL®(人类成体干细胞)来治疗新诊断的1型糖尿病(T1DM)[6]。

未来,了解间充质干细胞如何对胰岛细胞发挥作用,可以帮助我们开发体外预处理方案,在无细胞系统中复制间充质干细胞的一些有益作用。同时,了解间充质干细胞如何保护β细胞免受缺氧和炎症的有害影响,将有助于更好地保护胰岛移植治疗1型糖尿病。相信未来,间充质干细胞治疗糖尿病的潜在益处将为更多的人所知。

参考文献:

1. Protecting islet functional viability using mesenchymal stromal cells

https://stemcellsjournals.onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/sctm.20-0466

2.Shapiro AMJ, Pokrywczynska M, Ricordi C. Clinical pancreatic islet transplantation. Nat Rev Endocrinol. 2017; 13(5): 268- 277. https://doi.org/10.1038/nrendo.2016.178.

3.Kin T, Senior P, O'Gorman D, Richer B, Salam A, Shapiro AMJ. Risk factors for islet loss during culture prior to transplantation. Transpl Int. 2008; 21(11): 1029- 1035. https://doi.org/10.1111/j.1432-2277.2008.00719.x.

4.Jansson L, Barbu A, Bodin B, et al. Pancreatic islet blood flow and its measurement. Ups J Med Sci. 2016; 121(2): 81- 95. https://doi.org/10.3109/03009734.2016.1164769.

5.Barshes NR, Wyllie S, Goss JA. Inflammation-mediated dysfunction and apoptosis in pancreatic islet transplantation: implications for intrahepatic grafts. J Leukoc Biol. 2005; 77(5): 587- 597. https://doi.org/10.1189/jlb.1104649.

6.Schive SW, Mirlashari MR, Hasvold G, et al. Human adipose-derived mesenchymal stem cells respond to short-term hypoxia by secreting factors beneficial for human islets in vitro and potentiate antidiabetic effect in vivo. Cell Med. 2017; 9: 103- 116. https://doi.org/10.3727/215517917X693401.

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关键词:
胰岛移植,干细胞,糖尿病,胰岛素,因子

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