脐带间充质干细胞治疗糖尿病皮肤损伤的研究进展

赵英博，王 鹤，彭 娜，赵贵芳，葛晓峰，张东芳* (.吉林医药学院，吉林 吉林 3203;2.吉林市人民医院手足显微外科,吉林 吉林 3200)

糖尿病是一组由糖代谢紊乱引起的疾病，胰岛素作用异常或胰岛素分泌不足是其主要发病因素[1]。糖尿病患者皮肤易受内源性及外源性的损伤，且损伤后伤口不易愈合，病变进一步发展可致残、致死，严重影响糖尿病患者的身体状况和预后疗效[2]。传统观点认为，血管、神经等是影响糖尿病皮肤创面的形成和愈合的主要因素，但针对此观点展开的临床诊治仍未能解决创面愈合的根本问题。近年来，随着干细胞研究的不断深入，干细胞在临床上的应用价值日渐突出，特别是脐带间充质干细胞，由于其具有来源广、易获得、抗原性低、无伦理问题限制等多种优点[3-4]，为糖尿病及其并发症的治疗开辟了一条新途径，本文主要针对UCMSCs治疗糖尿病皮肤损伤方面的相关研究进行综述。

1 脐带间充质干细胞概述

干细胞作为研究组织器官损伤修复的的基础细胞，它的来源非常广泛，大致可以分为胚胎干细胞、成人干细胞和诱导全能干细胞。目前，在临床上已成功将胚胎干细胞在体外分化成肝细胞、造血细胞、心肌细胞等成熟分化细胞，同时也能够从皮肤、脂肪、骨髓等组织器官中分离培养成干细胞并用于疾病的治疗[5-6]。

间充质干细胞相当于全能性干细胞的雏形，与成纤维细胞的表面抗原相似[7]，在干细胞治疗策略和再生医学中起重要作用。脐带作为胎儿与胎盘之间的联系，来源丰富，常被认为医疗废物，对供给双方均无不利影响。由脐带中提取并分离出的脐带间充质干细胞在临床上有重要的应用价值。

脐带间充质干细胞(umbilical cord mesenchymal stem cells,UCMSCs)是在新生儿脐带组织中发现的多功能干细胞，具有通过胚芽分化为几种类型的组织细胞的潜力[8-9]。UCMSCs移植治疗的途径有静脉内注射、动脉内注射、定位注射、微创介入等[10]。在临床中还可应用诱导试剂将其定向分化为某一特定细胞来治疗疾病[11]，如利用小分子试剂诱导UCMSCs向胰岛素分泌细胞的分化来治疗糖尿病[12]；利用Elabela诱导UCMSCs向心肌样细胞分化以治疗心脏相关疾病[13]；利用多种细胞生长因子诱导UCMSCs向血管内皮细胞的分化来治疗血管性疾病[14]。还有研究表明可以利用中医药促进UCMSCs的诱导分化来治疗疾病[15]，本文针对UCMSCs治疗糖尿病皮肤损伤方面的相关研究进行综述。

2 UCMSCs治疗糖尿病皮肤损伤的应用研究

当前，糖尿病皮肤损伤的临床治疗方法是注射胰岛素控制血糖、口服药物降低血脂；防止局部感染、改善循环；控制饮食结构、定时定量[16]。必要时可采取清创、介入、截肢等治疗手段，但由于患者年龄、自身疾病等影响，上述方法的疗效均不够理想。

近年来，UCMSCs治疗糖尿病皮肤损伤是一项新兴的、有临床应用前景的技术。研究表明，UCMSCs有很强的增殖分化能力，局部移植有利于创面结痂、愈合[17]。同时，UCMSCs具有促进血管再生的能力，主要通过分泌多种生长因子达到改善患肢缺血的目的[18]。王瑛等研究发现，UCMSCs通过增强血管内皮生长因子的趋化作用，使组织血管新生，增加血液循环，从而促进糖尿病皮肤溃疡处的修复[19]。

刘美林等[20]将20只SD大鼠脊背两侧分别切除两个全层皮肤伤口，建立皮肤创伤模型后，对大鼠伤口处应用4种不同培养基药物处理伤口并随机分为四组。一组为空白培养基(对照组)，二组为空白培养基脂质体(对照组)，三组为人脐带间充质干细胞(human-umbilical cord mesenchymal stem cells，h-UCMSCs)条件培养基，四组为h-UCMSCs条件培养基脂质体，将药物用纱布包扎固定，观察时间为1周，每天换药1次。研究指出h-UCMSCs条件培养基组创面修复速度比对照组速度快，并且h-UCMSCs条件培养基脂质体组促进毛囊和皮质腺细胞发生迁移与上皮分化的效果更显著。这项实验结果证实了h-UCMSCs条件培养基及脂质体均可修复大鼠皮肤创面损伤。

郭璇等[21]应用琏尿佐菌素诱导出9只糖尿病大鼠，建立1型糖尿病鼠模型，平均分为3组。10 d后，一组不予处理作为糖尿病组，二组经尾静脉注射胰岛样细胞，三组经腹腔注射胰岛样细胞，同时增设3只小鼠作为正常组，每周定时检测两次血糖，观察周期为6周。实验中胰岛样细胞由h-UCMSCs分化而来。研究发现经尾静脉注射组胰岛素水平远高于经腹腔注射组，且高于糖尿病组。结果表明细胞分化的胰岛样细胞经尾静脉注射治疗糖尿病效果更加显著。

徐海环等[22]应用四氧嘧啶和高脂饲料诱导出30只SD糖尿病大鼠，并建立腿部皮肤溃疡模型，将其平均分为模型组、单纯培养基冻干粉治疗组和间充质干细胞上清冻干粉治疗组。3组分别滴加生理盐水、培养基冻干粉溶液、h-UCMSCs上清冻干粉溶液，观察5 d，检测血清肿瘤坏死因子α(tumor necrosis factor-α，TNF-α)的水平及血管内皮生长因子(vascular endothelial growth factor,VEGF)的变化。结果发现，间充质干细胞上清冻干粉治疗组的血清TNF-α水平显著低于前两组，VEGF mRNA的表达显著高于前两组。这项研究表明大鼠皮肤溃疡中TNF-α的表达可被UCMSCs上清提取物有效降低，组织中血管内皮生长因子被有效提高。

何晏清[23]将50名2型糖尿病皮肤溃疡患者行常规换药作为实验的对照组，另50名患者进行UCMSCs移植治疗为实验的观察组，两组患者年龄、溃疡面积等均无统计学差异。一段时间后UCMSCs治疗组治愈率为70%，总有效率高达90%，均高于正常对照组。这项研究证实了UCMSCs对2型糖尿病皮肤溃疡患者具有治疗作用，并且治愈时间明显缩短，效果高于常规治疗。

糖尿病足是一种严重的、治疗费用高昂的糖尿病并发症[24]，是由高血糖诱发的、因局部组织神经功能异常及外周血管病变引起的足部溃疡、感染和/或深部组织损伤[18]。传统方法对糖尿病足的治疗已经取得一定的效果，但疗效尚不能令人满意。

王广宇等[25]选取32名糖尿病足病患者进行UCMSCs移植治疗，将h-UCMSCs用无菌生理盐水稀释后行双下肢肌肉内注射，分别于3个月和6个月进行一次下肢缺血和外周神经病变指标的检测。检测结果表明，治疗6个月后下肢疼痛和冷感评分以及下肢神经传导速度等指标得到明显改善。该实验表明糖尿病缺血性病变及周围神经病变的症状可以通过h-UCMSCs治疗得到明显缓解。

3 UCMSCs治疗糖尿病皮肤损伤面的机制

3.1 UCMSCs改善血糖水平

UCMSCs的增殖和分化能力很强，趋向分化作用下能分化成胰岛β细胞，从而分泌胰岛素，起到降糖作用。李丽等通过探究UCMSCs对糖尿病大鼠血糖水平的影响，证实UCMSCs移植可以使糖尿病大鼠血糖水平下降接近正常值，有效改善血糖水平[26]。

3.2 UCMSCs的调节免疫作用

UCMSCs不仅可以分化成胰岛样细胞起到改善血糖的作用，还具有免疫调节的作用。贡波等通过研究UCMSCs在体外对异源脐血反应性T细胞增殖、凋亡的免疫调控作用，结果表明UCMSCs可以抑制反应性T细胞增殖，且UCMSCs数量越多，抑制作用越强，两者呈正相关[27]。还有实验表明，UCMSCs诱导前、后都属于低免疫原性细胞，注入人体后均不会产生免疫排斥作用，且毒副作用小，可避免长期服用抗排斥药物[28]。

4 UCMSCs面临的问题

目前，UCMSCs在移植治疗糖尿病皮肤损伤的过程中存在一定风险，如输血反应、细胞突变、病毒感染等，且有研究表明，高血糖会降低UCMSCs线粒体的活性，提高活性氧(ROS)水平，降低谷胱甘肽过氧化物酶活性[29-30]。ROS增多会破坏线粒体的结构和功能，影响细胞的分化、增殖，从而抑制UCMSCs的增殖、分化能力，使其不能充分发挥治疗糖尿病皮肤损伤的作用，因而在临床应用中仍存在局限性[31]。

间充质干细胞具有自我更新、多向分化的潜能，可以治疗骨损伤、心肌梗死及脑梗死等难治性疾病[32]。已有多个实验研究表明UCMSCs的治疗效果是可观的，虽然实验研究对象多数为动物(大鼠)，但UCMSCs治疗糖尿病皮肤损伤仍是一种理想的新型治疗方法。随着医学技术和实验研究的不断进步，将逐步改善UCMSCs局限性，相信在不久的将来，UCMSCs治疗糖尿病皮肤损伤的手段也能够突破重重难题，为当下患者的临床治疗带来巨大福音。