不同种类的间充质干细胞治疗1型糖尿病的作用机制

近年来，南京医科大学研究人员在《Cureus》期刊杂志发表一篇关于间充质干细胞治疗1型糖尿病的作用机制，南京医科大学旨在讨论来自不同组织的间充质干细胞在治疗1型糖尿病中的作用，以及它们的可行性和局限性。结果证明间充质干细胞 (MSC) 是一种非常有前途的T1D 新型治疗方法，它们的发现通过允许改变细胞命运和发展高阶细胞结构促进了生物科学的发展。它们在降低空腹血糖、血红蛋白A1c和C肽水平以及治疗与T1D相关的微血管并发症方面发挥着重要作用。

1型糖尿病 (T1D) 是一种慢性免疫介导性疾病，其特征是胰腺β细胞遭到破坏，导致胰岛素绝对缺乏和高血糖症。虽然确切的机制尚不清楚，但人们认为T1D是通过针对β细胞抗原的免疫系统激活和促炎细胞因子反应的启动而发展起来的。

环境因素、肥胖、病毒感染和营养因素也是导致1型糖尿病的重要因素。T1D易患许多合并症，例如肥胖、慢性肾病、代谢综合征、冠状动脉疾病和高血压。这种倾向可能导致更高的死亡率，在诊断后一年内影响多达十分之一的成年患者。

实际上糖尿病肾病 (DN) 占全世界终末期肾病 (ESRD) 病例的40%。心血管事件占T1D死亡的70%，糖尿病患者的发生率是非糖尿病患者的10倍。因此，重点关注旨在降低低血糖和糖尿病酮症酸中毒 (DKA) 等急性并发症风险同时避免DN、神经病变和视网膜病变等长期并发症的新疗法至关重要。

迄今为止，外源性胰岛素是T1D最常见的治疗方法。但是，它不能治愈这种疾病。胰岛细胞移植和胰腺移植是近年来流行的另外两种治疗方法，但它们的临床应用可能受限于需要高剂量的免疫抑制剂、人尸体胰岛的稀有性以及胰腺移植中需要大量手术。

干细胞疗法是一种非常有前途的治疗1型糖尿病的方法，因为它们能够分化成多种细胞类型并具有再生潜力。干细胞可以根据其来源分为四个基本组，如图1所示。

图1：基于来源的干细胞分类

间充质干细胞 (MSC)，也称为间充质基质细胞，是非造血的多能干细胞。它们可以从多种来源中提取，包括骨髓、肝脏、肾脏、脂肪组织、尿液、脐带血、脐带组织、沃顿氏胶质、胎盘，甚至子宫内膜组织。由于它们能够分化成多种细胞类型，因此可用于重建受损组织。由于MSCs具有调节纤维化和组织再生的能力，以及它们调节免疫功能的能力，因此在T1D的治疗中广受欢迎。此外，它们还能产生多种分泌分子，如细胞因子和外泌体，这些分子在T1D的治疗中起着至关重要的作用。

已发现多种机制在MSC对T1D的管理中发挥作用（图2）。

图2：间充质干细胞作用机制

不同间充质干细胞治疗1型糖尿病的特性

我们总结了来自不同类型组织的间充质干细胞的几项研究的提取方法、优势、局限性和结果。

脐带组织来源的间充质干细胞

大多数脐带组织来源的干细胞 (UC-MSC) 存在于脐带的皮层下内皮、血管周围区域和沃顿氏胶质中。据研究，从20cm的人脐带中可提取出约1×106个UC-MSC。

最近的研究表明，在没有免疫抑制治疗的情况下，分化后的人UC-MSC的异种移植不会导致排斥反应。

UC-MSC还可用于治疗T1D的慢性并发症，如神经病变、DN和视网膜病变。

脂肪组织来源的间充质干细胞

脂肪组织来源的间充质干细胞 (ADSC) 是一组在胚胎发育过程中从中胚层产生的细胞。在几种类型中，皮下脂肪组织似乎是临床上最相关的来源，可以大量获取，而且其分离仅具有轻微侵入性。

ADSC有效分化为IPC的能力的发现为T1D管理方法提供了新的思路。

ADSCs的利用可以帮助避免在从胚胎和诱导多能SCs中分离干细胞的过程中越来越多地遇到的伦理障碍和致瘤并发症。ADSC用于治疗应用的另一个优势恰好是相对无痛的过程和与骨髓获取相比收获的细胞数量的高产量。这些细胞不表达人类白细胞抗原-DR，因此无需免疫抑制即可通过静脉内、腹膜内和肾囊给药成功移植到小鼠体内。

除了在T1D中的治疗用途外，ADSC疗法还被证明可以减少DN和ESRD等并发症带来的不良反应。

骨髓间充质干细胞

骨髓间充质干细胞（BM-MSCs）是一种在骨髓中含量丰富、免疫原性低的成体干细胞。骨髓干细胞大致分为造血干细胞和间充质干细胞。这些细胞来自同一个人，可能会最大限度地减少排斥问题，并使其成为T1D的一种治疗形式。由于其充分证明的低免疫原性和免疫调节特性，BM-MSCs是T1D的一种有吸引力的治疗选择。

BM-MSCs已被证明可以减轻代谢和肝肾异常的影响，增强脂质分布，并改善碳水化合物和血糖管理。在给糖尿病大鼠注射BM-MSCs八周后，与未用BM-MSCs治疗的糖尿病大鼠相比，观察到它们的血脂谱有所改善。此外，BM-MSCs 治疗已被证明可以通过促进内源性肝细胞再生机制和增强肝功能来改善糖尿病相关的肝损伤。

BM-MSCs也被证明可以有效治疗T1D的合并症，例如DN、伤口愈合不良和勃起功能障碍 (ED)。

表1比较了源自骨髓、脐带和脂肪组织的MSC的特性。

表1：BM-MSC、ADSC和UC-MSC的比较

BM-MSCs：骨髓间充质干细胞；ADSCs：脂肪组织来源的间充质干细胞；UC-MSCs：脐带来源的间充质干细胞

干细胞治疗1型糖尿病的临床试验

表2列出了所有利用间充质干细胞治疗1型糖尿病和1型糖尿病相关并发症的临床试验（表2）。

表2：间充质干细胞治疗1型糖尿病患者的所有临床试验的汇编

结论

间充质干细胞被假定通过不同的机制在1型糖尿病和许多其他疾病中发挥作用。其中包括归巢和免疫调节。

我们的综述显示，间充质干细胞不仅能有效降低空腹血糖、C肽和糖化血红蛋白水平，还能治疗与T1D相关的微血管并发症。然而，T1D糖尿病的具体病理生理学仍然未知，因此难以开发新的治疗方法。

为了缓解T1D，我们还必须考虑其他因素对间充质干细胞疗效的影响，包括患者特定变量，如年龄、体重指数、生活方式、社会经济状况、活动水平、饮食、自身免疫状况和药物相互作用等。

越来越多的间充质干细胞种类及衍生物被证实可改善1型糖尿病症状，相信未来，间充质干细胞在1型糖尿病治疗中有广泛的应用前景。

参考资料：Cite this article as: Jayasinghe M, Prathiraja O, Perera P B, et al. (July 27, 2022) The Role of Mesenchymal Stem Cells in the Treatment of Type 1 Diabetes . Cureus 14(7): e27337. doi:10.7759/cureus.27337

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