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干细胞治疗2型糖尿病的原理

干细胞可以分化成多种类型的成熟细胞。在退行性疾病中,1型糖尿病 (T1DM) 被认为是干细胞治疗应用的良好目标疾病。事实上,一些研究表明,干细胞可以在体外体内分化成再生胰腺的β细胞。然而,最近的研究表明,干细胞疗法也可以为2型糖尿病 (T2DM) 带来益处,这与胰腺中的β细胞退化无关。

这篇评论将讨论使用间充质干细胞 (MSCs) 治疗2型糖尿病的机会,并引用最近发表的研究中的各种干细胞疗法。事实上,一份最新报告“扩大自体脂肪干细胞移植治疗2型糖尿病,生物医学研究与治疗”评估并证实了干细胞移植对2型糖尿病血糖调节的积极作用。

干细胞治疗2型糖尿病的原理

干细胞移植治疗2型糖尿病

最近,Pham课题组报道了一些应用自体脂肪干细胞(ADSC)治疗2型糖尿病的病例。他们的研究收集患者的脂肪组织,从脂肪组织中提取并扩增ADSC,经证实为正常干细胞,核型正常,内毒素和支原体呈阴性。2型糖尿病患者接受1-2×106个/kg的ADSC移植,结果显示3个月后患者的血糖水平明显降低,且没有不良反应。通过文献检索,仅发现另外3项利用干细胞治疗2型糖尿病的临床研究。

目前已有两项使用自体骨髓单核干细胞 (BM-MNSC) 的临床试验。

第一项临床试验在6名患者中进行,他们在腹腔动脉和肠系膜上动脉中注入了BM-MNSC,无需任何清髓或免疫抑制预处理。结果显示,5/6名患者 (83%) 的空腹血糖水平升高,糖化血红蛋白 (HbA1C) 下降,显著减少了药物需求。值得注意的是,3/6名患者 (50%) 的糖尿病并发症得到改善,没有出现任何显著的不良反应。

第二项临床研究也使用BM-MNSC治疗2型糖尿病患者。在此研究中,患者被确诊为2型糖尿病,病程超过5 年,服用口服降糖药,胰岛素水平(≥0.4IU/Kg/天)和HbA1c≤7.5% (≤58.0 mmol/mol) 。结果还显示,经过1年的随访,主要终点显示胰岛素需求量较基线减少≥50%,同时维持HbA1c<7.0% (<53.0mmol/mol)

具体而言,10名接受治疗的患者中有6名(60%)在第12个月达到了主要终点并显著减少了胰岛素需求量。在这项研究中,Bhansali等人(2017)还使用骨髓间充质干细胞 (BM-MSC) 来治疗这些2型糖尿病患者。该出版物的作者表明,移植的BM-MSCs的治疗效果与移植的BM-MNCs相当。

在另一项研究中,Liu et al. (2016) 报道使用来自羊膜的MSCs治疗2型糖尿病患者,并进行了3年的随访。这项研究在4名患者中进行。这些患者被移植了2×107个同种异体新生儿羊膜衍生的MSCs。结果显示血糖控制有所改善。事实上,100%的患者不需要胰岛素,但需要二甲双胍(250-500毫克/天)来控制血糖水平。然而,通过这种疗法,C肽没有影响。因此,作者认为胰岛素敏感性增加了。

干细胞如何治疗2型糖尿病?

干细胞治疗2型糖尿病原理是什么?

干细胞干预修复糖尿病的原理主要基于干细胞的自我更新、增殖和多向分化潜能,这些特性使其能够修复受损的胰岛细胞,从而改善糖尿病患者的病情。具体来说,干细胞治疗糖尿病的原理主要包括以下几个方面:

替代受损细胞:通过诱导分化,干细胞可以转化为胰岛样细胞,进而替代受损的胰岛β细胞,从而恢复胰岛素的正常分泌功能。这有助于控制血糖水平,改善糖尿病患者的代谢紊乱状态。

免疫调节:干细胞具有免疫调节功能,能够抑制机体的免疫炎症反应,减轻胰岛细胞的免疫损伤。这对于预防糖尿病的并发症,如糖尿病肾病、视网膜病变等具有重要意义。

促进组织再生:干细胞可以分泌多种生长因子和营养因子,促进胰岛组织的再生和修复。这有助于恢复胰岛的正常结构和功能,提高胰岛素的分泌效率。

改善胰岛素抵抗:干细胞治疗可以改善胰岛素抵抗,增加机体对胰岛素的敏感性。这有助于降低血糖水平,减少糖尿病相关并发症的发生。

然而,间充质干细胞在临床治疗中的积极益处已提示并导致对2型糖尿病患者机制的研究。一些临床试验研究了自体间充质干细胞与同种异体间充质干细胞以及MSCs与MNCs。移植这两种细胞均使2型糖尿病患者病情得到改善。事实上,在同种异体干细胞移植中,移植细胞无法在宿主体内存活很长时间。

因此,干细胞移植的一些效果不可能来自干细胞归巢或分化为胰岛素产生细胞。此外,在2型糖尿病患者中,人体并不缺乏胰岛素。

刘等人 (2016) 的研究表明,尽管2型糖尿病患者的血糖水平有所改善,但C肽浓度没有变化。因此,干细胞移植很可能无法改善2型糖尿病患者的胰岛素产生。

但干细胞移植可以改善某些组织细胞的胰岛素敏感性。迄今为止,2型糖尿病患者胰岛素抵抗的原因尚不明确。最近一些研究表明,类似于自身免疫性疾病的免疫反应可导致2型糖尿病患者出现胰岛素抵抗。

事实上,Antuna-Puente等人(2008)和Sell等人(2012)的研究表明脂肪组织的慢性炎症是导致胰岛素抵抗的显著原因。一些研究还表明,2型糖尿病的胰岛素抵抗源于炎症。炎症可能与淋巴细胞、嗜酸性粒细胞、肥大细胞和树突状细胞的异常有关。

如果T2DM是一种免疫相关疾病,间充质干细胞移植似乎是治疗2型糖尿病的合适平台。事实上,间充质干细胞通过抑制T细胞、B细胞、自然杀伤 (NK) 细胞和树突状细胞 (DC) 发挥免疫调节作用。

结论

尽管间充质干细胞移植治疗2型糖尿病的研究尚处于起步阶段,但其应用潜力巨大,尤其是在治疗2型糖尿病方面。目前对间充质干细胞机制和生物学特性的理解取得了突破,表明间充质干细胞移植可有效治疗2型糖尿病。

间充质干细胞可以在体内存活而无需归巢或分化为β细胞,在患者体内产生胰岛素;然而,移植/移植的细胞可以改善胰岛素抵抗。尽管间充质干细胞改善胰岛素抵抗的机制尚不清楚,但它在免疫调节中的作用,以减少局部炎症和胰岛素抵抗是显而易见的。基于间充质干细胞的优势,移植间充质干细胞可能是治疗2型糖尿病的一种非常有前景的疗法。

参考资料:Sushaniba, K. (2017). Rationale for stem cell therapy for type 2 diabetes mellitus. Biomedical Research and Therapy4(02), 1166-1170. https://doi.org/10.15419/bmrat.v4i02.152

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