自体干细胞移植治疗糖尿病足研究进展
2016-02-01阿赛古丽,马惠霞,张纯等
自体干细胞移植治疗糖尿病足研究进展
阿赛古丽马惠霞1张纯2贺猛
(西北民族大学医学院医学技能教研室,甘肃兰州730030)
〔关键词〕糖尿病足;自体干细胞
1临夏州康乐县白王乡卫生院2兰州理工大学校医院检验科
第一作者:阿赛古丽(1972-),女,教授,博士,主要从事临床教学与研究。
糖尿病(DM)发病率在世界范围内上升,已成为继心血管疾病及肿瘤后的第3大非传染性疾病。本文就自体干细胞(SC)移植治疗糖尿病足(DF)的研究进展做一综述。
1DF的概念和常规治疗
DF〔1〕作为DM致死、致残率较高的严重并发症之一,是由于血管发生硬化、狭窄、阻塞等病变导致肢体末端缺血,同时伴有周围神经病变,使患者出现感觉功能障碍且易并发细菌感染,常以静息痛和足部溃疡为主要表现。DM所致的下肢血管缺血性改变与单纯动脉硬化所致的下肢缺血性疾病相比较,前者的治疗更为棘手,表现为治疗更复杂、病程更长、预后更差。DF对各种治疗方法不敏感,治疗效果不佳,预后不良,病变恶化易导致截肢。DF的传统治疗方法有药物治疗、血管搭桥、局部涂抹中药及介入治疗,但是手术和介入治疗对患者的选择要求较高,有严格的指征,导致许多自身条件欠佳或合并有重要脏器严重病变而不能耐受搭桥手术及介入治疗的中老年患者只能选择药物治疗,而这些治疗方法的远期效果均不理想且不能从根本上解决问题,很多患者最终无法避免截肢的厄运。
2SC治疗的机制
机体新血管的生成主要通过血管生成和血管新生2种方式,前者是指在胚胎发育过程中新生血管形成时,来源于中胚层的成血管细胞进行原位分化,主要分化为血管内皮祖细胞(EPC)及血管内皮细胞(VEC),然后在原位形成原始的毛细血管网;后者是指通过VEC的增殖、迁移,内皮细胞(EC)以生芽的方式在原有的血管上生长出新的血管。DM患者在糖、脂代谢严重紊乱的情况下,可导致EPC数量减少和功能障碍,影响其增殖、黏附和血管生成的能力。使用SC移植治疗DF的理论基础主要是SC拥有高度增殖、自我更新及多向分化的潜力,骨髓中的单个核细胞和外周血在特定条件培养下能够转变成EPC,从而弥补DM患者新陈代谢紊乱所导致的EPC数量降低和功能的障碍。SC及EPC能分泌多种血管生成因子,改善患肢血液供应且能刺激缺血肢体形成新生血管,建立新的侧支循环,改善局部血液循环,增加血液灌注,促进溃疡愈合,使患者临床症状减轻,降低截肢平面,甚至避免截肢。
3SC的分类和临床应用
3.1自体骨髓SC移植现用于移植的骨髓SC成分大体分为5种:骨髓单个核细胞、骨髓间充质干细胞(MSC)、造血干细胞(HSC)、边缘细胞群和特殊细胞群等〔2〕。研究认为HSC可表现为血管、血液的双重活性,是血液循环中EC的丰富来源〔3〕。MSC在缺血、缺氧等特定刺激作用下可分化成EPC,后者进一步增殖、分化形成VEC,重塑和形成新的血管。MSC具备内皮分化的细胞免疫学基础,首先向EPC方向分化成一种过渡性细胞群,此类型细胞再分化为VEC〔4〕。缺血和(或)缺氧等刺激可促进组织向微环境中分泌有关的血管生长因子,骨髓单个核细胞含有数种细胞成分,包括EPC、MSC及骨髓基质细胞等,其中CD34+细胞中含有EPC,这些细胞在组织缺血时可以分化成为VEC。在缺血缺氧的组织中,骨髓单个核细胞里面的CD34+细胞可以释放出很多种能够促进血管生长的因子,因而可以促使新生血管形成〔5,6〕。骨髓单个核细胞移植后起主要作用的是EPC,EPC移植到DM患者缺血下肢,在肢体缺血这种特定环境刺激下即可分化出大量EPC,通过分裂、增殖、产生大量成熟的EC,VEC再经过增殖、分化、迁移能诱导毛细血管生成,改善缺血肢体的血液循环,达到治疗目的。自体骨髓SC移植方法:在连续硬膜外麻醉或局部麻醉下在髂前上棘、髂前后棘等处抽取自体骨髓血 200~400 ml,去除红细胞,经密度梯度离心,分离出单核细胞悬液30~40 ml,计数细胞总量,并测出CD34+细胞的含量。将采集来的单个核细胞配制成16×108/ml的干细胞混悬液,然后在病变肢体小腿腓肠肌内按1 cm×1 cm间距进行多点注射,注射完毕后再对注射部位进行较为适当的加压包扎。谷涌泉等〔7〕首次采用下肢局部肌肉注射及下肢动脉导管注射SC治疗血管病变导致缺血的肢体,取得较满意的效果。张会峰等〔8〕选用30个临床上已确诊是DM下肢动脉血管阻塞或DF、还同时有不同程度周围神经病变的患者;选择症状明显、实验室检查提示有严重的动脉闭塞及明显神经电生理改变的下肢为治疗组,进行自体骨髓单个核细胞移植治疗,对侧肢体作为对照组,结果治疗组总有效率(9.0%)高于对照组(4.0%)(P<0.05)。 Prochazka等〔9〕选取37例经传统药物治疗无效发生溃烂的患者进行自体骨髓SC移植。全组30例患者通过治疗保肢成功,7例由于末端发生了严重缺血导致坏疽,病情恶化而截肢。经治疗有效的患者行各项实验室检查如经皮动脉血压测定、患肢血流灌注、感觉功能等均较治疗前有明显提高,再次证明骨髓SC移植对血管再生的有效性。
3.2自体外周血SC移植正常情况下人体内的SC主要以骨髓为储存场所,外周血中SC数量很少,不足以进行SC移植,缺乏临床研究价值。研究显示正常健康人的循环血中CD34+细胞含量仅占外周血单核细胞数的0.02%〔10〕;经骨髓动员后,外周血中的CD34+细胞含量明显升高,CD34+细胞中含有较高浓度的EPC,而EPC在特定的刺激下如机体缺血、缺氧时可定向分化成VEC,从而促进血管新生,改善患肢血液循环,促进溃疡愈合。在自体外周血HSC的移植过程中,进行外周血HSC的动员时,最常使用的是重组人粒细胞集落刺激因子。它主要有两方面作用:一方面能促进粒系造血祖细胞的增殖与分化;另一方面还可有效地促进骨髓中的HSC大量释放到外周血中,促进新生血管形成,改善患肢血液循环,促进溃疡愈合。2003年Matsui等〔11〕首次对骨髓和外周血SC进行移植治疗DM周围血管性病变进行临床对照研究,结果肯定了自体骨髓单核细胞移植在有效增加缺血肢体血管再生方面的疗效,而对于自体外周血单核细胞移植治疗的有效性并没有确切的证据。黄平平等〔12〕研究证明使用自体外周血SC移植对治疗下肢缺血性疾病具有显著疗效,并提供相对有效的证据:他们对1例下肢动脉硬化闭塞的患者采用自体外周血SC移植,治疗效果显著,临床症状较治疗前明显缓解,肢体末梢冷感和疼痛感显著减轻,保留住了患肢,避免截肢的命运。重组的人粒细胞集落刺激因子对骨髓单核细胞系具有明显促进作用,尤其对中性粒细胞的作用强大,它可促进中性粒细胞分泌血管内皮生长因子并释放入血。通过动员EPC入外周血,促进新生血管生成,促进创伤愈合。在SC动员过程中,外周血白细胞计数在3~5 d内急剧升高为正常值的数倍甚至数十倍,血液黏稠度明显增加,易形成静脉血栓,发生脑梗死、心肌梗死等心脑血管意外的可能性明显高于正常人。研究〔13〕显示,在动员的整个过程中,形成急性血栓或并发脑梗死、心肌梗死等并发症的概率尚不足5%,且主要发生于外周血白细胞总数超过40×109/L时。为降低动员期间脑血管意外发生率应注意:①使用各种措施控制血糖、血压及血脂,尽可能保持在正常范围之内。对同时合并有冠状动脉粥样硬化性心脏病、缺血性脑卒中的患者应积极使用相关药物加以控制,密切观察病情变化,使患者尽量处于相对平稳的状态,减少血糖、血压及血脂的波动幅度。②可在同一时间里皮下注射低分子肝素5 000 U/d或静滴肝素10 000 U/d,加强抗凝。③用于动员的集落刺激因子的量要适当,避免因过量引起外周血白细胞数过高。④4~5 d是进行动员的最佳时间,动员期间应每日行血常规检查,观察外周血白细胞总数的上升速度及幅度,同时观察患者的临床症状,把握采集的最佳时机,当外周血白细胞总数升至(40~50)×109/L左右时可进行采集,但如果发现有血栓形成及心脑血管并发症出现的先兆时,可适当提前采集的时间,但必须保证外周血白细胞总数高于30×109/L,在采集过程中适当补充血容量,加大循环血量〔13〕。
黄平平等〔12〕开创了国内使用SC对下肢缺血性病变进行治疗的先例。杨晓凤等〔14〕对下肢缺血性病变患者采用同样的方法进行治疗,大部分患者在早期即表现出对这一先进技术的良好的反应性,主要体现为:患者逐渐减轻的局部疼痛感、较前升高的皮肤温度及逐渐红润的皮肤色泽,但各项检查如血管超声、血管造影均显示此时尚未形成新生血管。患者症状缓解可能的原因主要是SC及EPC分泌释放的各种血管生成因子,包括血管内皮生长因子、碱性成纤维细胞生长因子及白细胞介素-18等〔15〕,促进局部血液循环,使患肢血供得到改善。蒋锐等〔16〕使用自体外周血SC移植对23例临床症状较为明显的重度DF患者进行治疗,分别选取左下肢14条、右下肢12条,所选取的26条患肢均有明显的静息痛;其中发生足坏疽者18例,经过一段时间治疗后,治疗组患者的疼痛缓解率85.70%(12/14)、冷感缓解率85.70%(12/14)、间歇性跛行缓解率71.40%(10/14)、溃疡愈合率64.30%(9/14)。对照组分别为25.00%(3/12)、16.70%(2/12)、8.30%(1/12)、33.30%(4/12)和8.30%(1/12)。研究取得良好的效果,肯定其临床应用价值,再次证明自体外周血SC移植治疗DF的有效性。
4安全性问题
进行SC移植治疗的过程中,免疫排斥反应及刺激机体组织肿瘤生长是颇受关注的主要安全性问题。自体SC移植不会发生免疫排斥问题,但由于SC是未分化的具有多向分化潜能的细胞,是否会在移植部位分化为其他组织如肌肉组织、神经组织、肝脏组织等,是否会激发体内潜在恶性肿瘤及血管瘤的生长,目前尚未见报道。自体SC移植治疗DF理论上讲是安全而有效的,尤其是对于病变严重、自身条件差或合并有其他重要脏器病变不能进行血管搭桥及介入手术的患者,但还需加大研究样本,延长随访年限,进一步明确有无远期并发症的发生。
5展望
国内外已有大量研究人员使用自体外周血SC及自体骨髓血SC移植治疗下肢缺血性相关疾病,并取得显著疗效。为使这项新技术能广泛应用于广大DM患者,广大学者应致力于以下问题的研究完善:①治疗的效果与所选移植细胞的种类、数量及移植方式之间的关系。②完善SC采集方法。③选用的最好移植途径、最有效治疗量及最恰当的移植时间。④移植SC的质量检测、动员多长时间最为适宜及动员期间外周血白细胞数量的控制。⑤对SC移植的安全性问题,对移植后SC分化方向如何进行监控。⑥移植后产生的新生血管是否会再次出现狭窄甚至闭塞,如何预防其狭窄及闭塞。⑦自体SC在移植部位的增殖潜能及影响增殖潜能的各种因素。
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〔2014-11-08修回〕
(编辑王一涵)
〔中图分类号〕R587.2
〔文献标识码〕A
〔文章编号〕1005-9202(2016)04-1020-03;doi:10.3969/j.issn.1005-9202.2016.04.120