干细胞在糖尿病治疗中应用的研究进展

张家铭,赵贵芳,赖增妍,刘坤禹,赵东海

(吉林医药学院,吉林 吉林 132013)

干细胞可分化出不同程度与不同类型的子代细胞，构成人体基本组织结构[1]。干细胞的特点是可无限增殖出具备不同功能的子代细胞，同时兼具一定的自我更新的能力。根据其不同的功能与来源可将其分为三大类型，即胚胎干细胞、诱导性多潜能干细胞以及成体干细胞。近年来，医学领域针对干细胞的研究不断取得突破，更是在糖尿病领域获得了广泛应用。随着干细胞治疗医学技术的兴起，干细胞于糖尿病的治疗受到业内人士的广泛关注。本文针对干细胞医疗技术在糖尿病领域的临床研究与进展进行综述，为糖尿病患者的临床治疗提供针对性的建议。

1 间充质干细胞治疗糖尿病

间充质干细胞(MSCs)属于一种多能干细胞，在临床上应用广泛，对于糖尿病有较高的疾病治愈效果[2]。同时，间充质干细胞的来源相对广泛，可从脂肪或骨髓中提取。经临床实践证实，提取自骨髓的干细胞可用于2型糖尿病的治疗。但在治疗过程中行骨髓抽取手术将导致患者出现剧烈的疼痛反应，此项手术的开展需结合专业化的麻醉技术，方可易于患者接受。相比之下，脂肪间充质干细胞的提取较为简单、便捷[3]，更适用于临床上间充质干细胞针对糖尿病的治疗。

1.1 自体骨髓间充质干细胞治疗糖尿病

Xu等[4]建立40只雄性Wistar糖尿病大鼠背部皮肤缺损(6 cm×5 cm)模型，将模型大鼠分为4组，结果表明，在同一时间段中，MSCs治疗大鼠的创面更小。对照组相比，完成1次MSCs治疗后大鼠的伤口愈合时间有所缩减；完成2次MSCs治疗的大鼠创面愈合时间缩短更加明显。与对照组比较显示，MSCs治疗组中局部炎症反应减少。免疫组化分析显示，MSCs治疗组中的生长因子，如表皮生长因子(epidermal growth factor，EGF)、血管内皮生长因子、脯氨酰4-羟化酶和增殖细胞核抗原Ki-67的表达均得到显著增加。本研究的最终结论为，MSCs能够缩减糖尿病创面愈合时间，这与糖尿病改变局部组织的微环境与改变某些生物标志物的表达息息相关。

1.2 脂肪间充质干细胞治疗糖尿病

刘小会等[5]将45只建模成功的SD大鼠随机分成3组,分别为正常组、模型组和细胞移植组,每组15只。建模后第7天,正常组大鼠腹腔静脉注射1 mL生理盐水,模型组大鼠腹腔静脉注射1 mL无血清的DMEM培养液,细胞移植组大鼠腹腔静脉注射1.5×109/L的脂肪间充质干细胞悬液1 mL，观察其血糖变化，结果表明脂肪间充质干细胞对治疗糖尿病具有积极作用。且相比于骨髓间充质干细胞，脂肪间充质干细胞治疗糖尿病更具有实用性和可操作性。

1.3 脐带血间充质干细胞治疗糖尿病

脐带血间充质干细胞为中胚层发育的早期细胞,具有多向分化的潜在能力,其形态和生物学特点与骨髓来源MSCs相似[6-9]。脐血来源的间充质干细胞具备自我更新和增殖的能力,并具备多向分化潜能[10]。在一定条件下进行体外培养和诱导分化后具有向神经细胞(神经元和神经胶质细胞)、成骨细胞、软骨细胞、脂肪细胞和心肌细胞等方向分化功能,可作为细胞治疗的种子细胞和基因治疗的载体细胞。脐血又具有淋巴细胞抗原性弱、功能相对不成熟、移植后发生移植物抗宿主病的风险较低等特点,与其他类型的干细胞比较,取材方便,扩增数大,来源广泛,不受伦理和道德的限制,因此脐血干细胞将以其自身的特性和优势占据重要的位置,具有重大的理论意义和潜在的临床应用价值。

2 胰岛干细胞治疗糖尿病

胰岛内分泌细胞通过在导管上皮细胞内衬中以出芽的形式发生，复制增生的内分泌细胞脱离导管内衬，于导管与外分泌腺泡之间聚集成细胞团进而形成胰岛细胞团。因此，内分泌胰岛细胞是发生于胰腺导管内的干细胞，即胰岛干细胞。在完成各系谱控制转录因子的鉴定后可知，胰岛干细胞发育过程中第一个表达的分子标记是一种同源区蛋白，即胰十二指肠同源异性盒基因(PDX-1)[11]。可在鼠胚胎发育8.5 d时表达为前肠内胚层导管样细胞部分；胚胎9.5 d时强表达于背侧与腹侧胰腺出现萌芽，即胰岛干细胞分化成胰岛细胞的场所[12]；胚胎13.5 d时在导管上皮细胞的表达中出现一致性表达出PDX-1；随着时间的推移表达效应逐渐减弱，至胚胎17.5 d时主要表达出发育中的胰岛细胞团。大型哺乳动物的胸腺在临床上被认为是移植胰岛干细胞的理想场所[13]，可将胰岛干细胞与部分分化成胰岛样细胞的混合细胞移植到此区域，可分泌出足量的胰岛素，但移植入大网膜则胰岛素分泌相对较少。目前大量的研究证实，裸鼠的肾包囊与胰腺更适合于胰岛干细胞的生长分化[14]。研究中发现功能和形态上成熟的胰岛细胞中C-肽可在血糖刺激后成倍增长，此结果表明了移植的干细胞可成功表达。移植入肺、肝、脾后等重要器官中仅产生少量胰岛素。含干细胞的胰岛样细胞簇完成移植后相较于PDX-1,C-肽分泌胰岛素的时间较长可稳定地维持血糖浓度保持正常生理范畴[15-16]。若在移植前通过生长因子对胰岛干细胞进行处理，提高基因的潜在转移性后将降低组织的免疫原性，可产生更大的移植优越性。

3 胰腺干细胞治疗糖尿病

胰腺干细胞可能存在于胰腺组织如导管上皮中，多由胚胎干细胞分化而来，部分胰腺干细胞可能来源于其他各类组织干细胞的横向分化。应用生物工程技术提取胰岛素分泌细胞可分为3个途径：胰导管干细胞、胚胎干细胞、基因工程技术提取胰岛干细胞。但将细胞诱导成胰腺干细胞的提取技术，仍处于实验室研究的初级阶段[17]。研究表明，体外分离出人胰腺导管细胞，可在一定的时间培养后，培育而出细胞角蛋白19阳性的导管细胞和胰岛素阳性的胰岛细胞[12,18-20]。部分组织结构的胰岛样细胞团可分泌低浓度胰岛素，对葡萄糖刺激产生一定程度的应激。利用人胰腺组织体外培养技术转分化出较多存在内分泌功能的胰岛细胞团，有力地证明了成人胰腺的导管上皮组织中具有一定的干细胞潜能。其他类型细胞转分化也可提取出胰岛素分泌细胞。转分化技术是一种对已分化的组织细胞分化为另一种组织细胞的不可逆过程，包括了细胞形态、功能及表面标记物变化。基因多在肝脏表达，可诱导内源性鼠胰岛素Ⅰ和Ⅱ的表达，而注射上述重组腺病毒后的糖尿病小鼠血糖缓慢下降，说明了一部分肝细胞可在外源基因的刺激下转分化为胰岛素表达。

综上所述，本文针对糖尿病的治疗思路提出了不同类型干细胞治疗方案，相较于其他见效慢、花费多以及无法根治病因的治疗措施而言，更适用于临床上糖尿病的治疗。随着现代医学的不断发展与医学技术的不断进步，干细胞治疗糖尿病[21-22]将逐渐取代传统治疗，为根治糖尿病提供了一定的可能性。尽管在实验室研究与提取技术上仍存在许多不足，但干细胞治疗糖尿病的效果已经取得令人瞩目的成就。因此，寻找最佳的干细胞治疗方案是如今临床工作的首要任务。