科普篇干细胞与糖尿病的不解之缘

众所周知,糖尿病的危害不仅仅表现在血糖升高,更加可怕的是血糖升高后,造成其他代谢紊乱,从而引起机体一系列反应而导致糖尿病各种并发症发生。

糖尿病易引发多种并发症

美国糖尿病协会统计数据显示,3年以上的糖尿病患者,出现并发症的几率在46%以上;5年以上的糖尿病患者,出现并发症的几率在61%;10年以上的糖尿病患者,出现并发症的几率高达98%。慢性并发症是糖尿病致死致残的主要原因。在我国,糖尿病使心血管死亡和中风的危险性增加2到4倍,80%的糖尿病患者死于心血管事件。糖尿病视网膜病变是成人致盲的第一位原因。糖尿病肾病也是终末期肾病,透析的第一位原因。糖尿病足更是非创伤性截肢的第一位原因。糖尿病并发症对糖尿病患者的寿命和生活质量造成极大的影响,而这些慢性并发症的发生是潜移默化的,须等到病情积累到一定程度,症状才显现出来的。

糖尿病并发症

糖尿病性心脏病

长期高血糖状态可引起1型糖尿病患者心肌细胞肥大和凋亡,细胞外基质量和成分改变,胶原沉积增加,导致心肌重塑,心肌功能改变,最终引起心脏病的发生。研究表明,给糖尿病心脏病模型鼠静脉注射骨髓MSCs,通过释放多种细胞因子,包括血管内皮生长因子、胰岛素样生长因子-1、肾上腺髓质素、肝细胞生长因子等,可诱导心肌细胞和毛细血管生成。移植MSCs迁移至受损心肌组织,分化成心肌现为和新生血管。增加毛细血管密度,降低胶原沉积量,弱化心肌重构作用,改善心肌功能。MSCs能够释放多种分泌细胞因子,包括分泌型卷曲相关蛋白2、B细胞淋巴瘤/白血病-2基因、热休克蛋白20、低氧调节的血红素加氧酶-1、血管内皮生长因子、胰岛素样生长因子-1和肾上腺髓质素等。MSCs能抑制心肌重构,促进心肌细胞再生新生血管形成,提高心肌收缩力和成活力,并能改善糖尿病性心脏病患者心肌梗死发生的预后。

糖尿病肾病

糖尿病肾病为糖尿病主要的微血管并发症之一。研究表明,静脉移植MSCs可迁移归巢于受损肾脏组织,分化为各类肾脏细胞。并参与肾脏免疫调节,延缓和逆转糖尿病肾病的发生、发展。迁移到肾脏的人类骨髓MSCs可分化为CD31+血管内皮细胞。移植后NOD/SCID鼠坏死肾脏组织重建,恢复肾小球结构,肾脏功能得到明显改善。

糖尿病性多神经病变

糖尿病性多神经病变是糖尿病代谢障碍及血管病变所致周围及中枢神经系统损害,主要以神经纤维受损为特征。研究表明,糖尿病大鼠肌肉注射MSCs,4周后定居于肌肉纤维间隙,分泌bFGF和血管内皮生长因子。导致肌肉纤维毛细血管比率增加,痛觉过敏改善,神经纤维相应功能增强,运动神经传导速度减慢。延缓糖尿病性多神经病变的发展。MSCs能向神经细胞,如星型胶质细胞、少突胶质细胞、神经鞘细胞等分化。研究表明在糖尿病大鼠移植后.未发现问充质干细胞向神经细胞分化,且仍停留在移植部位,无任何全身效应,提示全身静脉注射具有更好的移植效果。

糖尿病性视网膜病变

糖尿病性视网膜病变是糖尿病常见的微血管并发症,是主要的致盲性眼病之一。目前研究表明,MSCs能向视网膜神经元分化,修复受损视网膜。科学家发现成人CD90+MSCs在苯丙酸诺龙A、牛磺酸和细胞内表皮生长因子体外诱导下,能表达光感受器特殊标记物。将骨髓MSCs与脑源性神经营养因子等细胞因子共培养,发现其表达神经元和视网膜特异性标记。在体外用表皮生长因子诱导MSCs8~10天,约15.32%MSCs分化成光感受器细胞。研究表明,视网膜下间隙移植脐带MSCs能缓解视网膜光感受器细胞的变性。并表达相关化学趋化因子及黏附分子,有利于恢复光感受器细胞功能。

糖尿病足

糖尿病足是糖尿病的严重并发症之一,病理上主要是下肢动脉内膜粥样斑块形成,使管腔变窄甚至闭塞,造成远端缺血坏死。糖尿病足是导致患者截至致残的主要原因。年Tateishi等在国际上首次报道了应用干细胞移植治疗缺血性下肢血管病变取得了成功,此后国内也开展了此项技术的研究和临床应用,并取得了同样的疗效。近年来,国内外学者对人脐带间充质干细胞进行研究并取得一定成果。脐带间充质干细胞治疗糖尿病足,重新激活和提供体内固有的血管再生能力,促进血管侧支循环建立,有望成为一种糖尿病足治疗的新策略。

干细胞移植

治疗糖尿病

干细胞注入人体后,会通过激活、修复、分化和调节免疫四个作用,提升整体身体机能,修复身体的一些炎性损伤,调节全身的免疫反应。分化成健康的胰岛细胞、肌肉细胞、神经细胞等,重建胰岛功能,同时修复受损的胰岛细胞,增强胰岛细胞分泌胰岛素的功能;终止、推迟、改善并发症的发生与恶化,从根本上治疗糖尿病及其并发症。干细胞移植后,多种免疫细胞、免疫调节因子、抗体、补体等发生改变,可纠正胰岛内紊乱的免疫状态,重建新的免疫平衡。

调节免疫平衡,诱导免疫耐受:干细胞移植后,多种免疫细胞、免疫调节因子、抗体、补体等发生改变,可纠正胰岛内紊乱的免疫状态,重建新的免疫平衡。间充质干细胞可分泌多种抗炎和免疫调节因子;抑制树突状细胞的分化和成熟,削弱其抗原提呈作用;抑制T细胞和NK细胞的增殖和活化,改变其细胞表型,从而诱导免疫耐受,降低受体免疫细胞对β细胞的损伤。

胰岛组织的损伤修复:干细胞具有极强的自我更新及多向分化潜能,体内外研究均证实干细胞可诱导分化为胰岛样细胞,表达胰岛相关基因,分泌胰岛素,且胰岛素分泌水平受血糖浓度调节。干细胞移植后其高效归巢性使其向受损的胰岛组织迁移,一方面在胰腺微环境中通过自身增殖分化为胰岛样细胞修复损伤的胰岛组织,另一方面干细胞可分泌多种生物活性物质和生长因子,促进残存胰岛β细胞的增殖和(或)胰腺干细胞的分化,促进内源性胰岛细胞的再生与修复,从而改善胰岛功能。

改善胰腺局部微环境:干细胞可分泌多种生物活性物质和生长因子,如转化生长因子β、血管内皮生长因子等,这些活性物质和生长因子对胰岛发育、β细胞存活和胰岛素分泌具有重要的调节作用,且可促进血管内皮细胞分裂,形成新血管,为胰腺提供营养丰富的局部微环境。

改善胰岛素抵抗:干细胞移植后,可以增加细胞内运糖蛋白的敏感性,促进胰岛受体与胰岛素的结合,从而改善胰岛素抵抗。

重建内源性胰岛素分泌系统成为治疗糖尿病的关键。胰岛细胞移植由于胰腺供体不足和移植免疫排斥等问题而受到限制。随着干细胞理论和技术的发展,干细胞将成为胰岛β细胞替代物的新资源,干细胞移植将成为治疗糖尿病的新方法,随着科学家的努力,未来可以从细胞和基因水平治疗糖尿病,从而达到临床治愈。

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