張家銘,趙貴芳,賴增妍,劉坤禹,趙東海

(吉林醫(yī)藥學(xué)院,吉林 吉林 132013)

干細(xì)胞可分化出不同程度與不同類型的子代細(xì)胞，構(gòu)成人體基本組織結(jié)構(gòu)[1]。干細(xì)胞的特點(diǎn)是可無限增殖出具備不同功能的子代細(xì)胞，同時(shí)兼具一定的自我更新的能力。根據(jù)其不同的功能與來源可將其分為三大類型，即胚胎干細(xì)胞、誘導(dǎo)性多潛能干細(xì)胞以及成體干細(xì)胞。近年來，醫(yī)學(xué)領(lǐng)域針對干細(xì)胞的研究不斷取得突破，更是在糖尿病領(lǐng)域獲得了廣泛應(yīng)用。隨著干細(xì)胞治療醫(yī)學(xué)技術(shù)的興起，干細(xì)胞于糖尿病的治療受到業(yè)內(nèi)人士的廣泛關(guān)注。本文針對干細(xì)胞醫(yī)療技術(shù)在糖尿病領(lǐng)域的臨床研究與進(jìn)展進(jìn)行綜述，為糖尿病患者的臨床治療提供針對性的建議。

1 間充質(zhì)干細(xì)胞治療糖尿病

間充質(zhì)干細(xì)胞(MSCs)屬于一種多能干細(xì)胞，在臨床上應(yīng)用廣泛，對于糖尿病有較高的疾病治愈效果[2]。同時(shí)，間充質(zhì)干細(xì)胞的來源相對廣泛，可從脂肪或骨髓中提取。經(jīng)臨床實(shí)踐證實(shí)，提取自骨髓的干細(xì)胞可用于2型糖尿病的治療。但在治療過程中行骨髓抽取手術(shù)將導(dǎo)致患者出現(xiàn)劇烈的疼痛反應(yīng)，此項(xiàng)手術(shù)的開展需結(jié)合專業(yè)化的麻醉技術(shù)，方可易于患者接受。相比之下，脂肪間充質(zhì)干細(xì)胞的提取較為簡單、便捷[3]，更適用于臨床上間充質(zhì)干細(xì)胞針對糖尿病的治療。

1.1 自體骨髓間充質(zhì)干細(xì)胞治療糖尿病

Xu等[4]建立40只雄性Wistar糖尿病大鼠背部皮膚缺損(6 cm×5 cm)模型，將模型大鼠分為4組，結(jié)果表明，在同一時(shí)間段中，MSCs治療大鼠的創(chuàng)面更小。對照組相比，完成1次MSCs治療后大鼠的傷口愈合時(shí)間有所縮減；完成2次MSCs治療的大鼠創(chuàng)面愈合時(shí)間縮短更加明顯。與對照組比較顯示，MSCs治療組中局部炎癥反應(yīng)減少。免疫組化分析顯示，MSCs治療組中的生長因子，如表皮生長因子(epidermal growth factor，EGF)、血管內(nèi)皮生長因子、脯氨酰4-羥化酶和增殖細(xì)胞核抗原Ki-67的表達(dá)均得到顯著增加。本研究的最終結(jié)論為，MSCs能夠縮減糖尿病創(chuàng)面愈合時(shí)間，這與糖尿病改變局部組織的微環(huán)境與改變某些生物標(biāo)志物的表達(dá)息息相關(guān)。

1.2 脂肪間充質(zhì)干細(xì)胞治療糖尿病

劉小會等[5]將45只建模成功的SD大鼠隨機(jī)分成3組,分別為正常組、模型組和細(xì)胞移植組,每組15只。建模后第7天,正常組大鼠腹腔靜脈注射1 mL生理鹽水,模型組大鼠腹腔靜脈注射1 mL無血清的DMEM培養(yǎng)液,細(xì)胞移植組大鼠腹腔靜脈注射1.5×109/L的脂肪間充質(zhì)干細(xì)胞懸液1 mL，觀察其血糖變化，結(jié)果表明脂肪間充質(zhì)干細(xì)胞對治療糖尿病具有積極作用。且相比于骨髓間充質(zhì)干細(xì)胞，脂肪間充質(zhì)干細(xì)胞治療糖尿病更具有實(shí)用性和可操作性。

1.3 臍帶血間充質(zhì)干細(xì)胞治療糖尿病

臍帶血間充質(zhì)干細(xì)胞為中胚層發(fā)育的早期細(xì)胞,具有多向分化的潛在能力,其形態(tài)和生物學(xué)特點(diǎn)與骨髓來源MSCs相似[6-9]。臍血來源的間充質(zhì)干細(xì)胞具備自我更新和增殖的能力,并具備多向分化潛能[10]。在一定條件下進(jìn)行體外培養(yǎng)和誘導(dǎo)分化后具有向神經(jīng)細(xì)胞(神經(jīng)元和神經(jīng)膠質(zhì)細(xì)胞)、成骨細(xì)胞、軟骨細(xì)胞、脂肪細(xì)胞和心肌細(xì)胞等方向分化功能,可作為細(xì)胞治療的種子細(xì)胞和基因治療的載體細(xì)胞。臍血又具有淋巴細(xì)胞抗原性弱、功能相對不成熟、移植后發(fā)生移植物抗宿主病的風(fēng)險(xiǎn)較低等特點(diǎn),與其他類型的干細(xì)胞比較,取材方便,擴(kuò)增數(shù)大,來源廣泛,不受倫理和道德的限制,因此臍血干細(xì)胞將以其自身的特性和優(yōu)勢占據(jù)重要的位置,具有重大的理論意義和潛在的臨床應(yīng)用價(jià)值。

2 胰島干細(xì)胞治療糖尿病

胰島內(nèi)分泌細(xì)胞通過在導(dǎo)管上皮細(xì)胞內(nèi)襯中以出芽的形式發(fā)生，復(fù)制增生的內(nèi)分泌細(xì)胞脫離導(dǎo)管內(nèi)襯，于導(dǎo)管與外分泌腺泡之間聚集成細(xì)胞團(tuán)進(jìn)而形成胰島細(xì)胞團(tuán)。因此，內(nèi)分泌胰島細(xì)胞是發(fā)生于胰腺導(dǎo)管內(nèi)的干細(xì)胞，即胰島干細(xì)胞。在完成各系譜控制轉(zhuǎn)錄因子的鑒定后可知，胰島干細(xì)胞發(fā)育過程中第一個(gè)表達(dá)的分子標(biāo)記是一種同源區(qū)蛋白，即胰十二指腸同源異性盒基因(PDX-1)[11]?？稍谑笈咛グl(fā)育8.5 d時(shí)表達(dá)為前腸內(nèi)胚層導(dǎo)管樣細(xì)胞部分；胚胎9.5 d時(shí)強(qiáng)表達(dá)于背側(cè)與腹側(cè)胰腺出現(xiàn)萌芽，即胰島干細(xì)胞分化成胰島細(xì)胞的場所[12]；胚胎13.5 d時(shí)在導(dǎo)管上皮細(xì)胞的表達(dá)中出現(xiàn)一致性表達(dá)出PDX-1；隨著時(shí)間的推移表達(dá)效應(yīng)逐漸減弱，至胚胎17.5 d時(shí)主要表達(dá)出發(fā)育中的胰島細(xì)胞團(tuán)。大型哺乳動物的胸腺在臨床上被認(rèn)為是移植胰島干細(xì)胞的理想場所[13]，可將胰島干細(xì)胞與部分分化成胰島樣細(xì)胞的混合細(xì)胞移植到此區(qū)域，可分泌出足量的胰島素，但移植入大網(wǎng)膜則胰島素分泌相對較少。目前大量的研究證實(shí)，裸鼠的腎包囊與胰腺更適合于胰島干細(xì)胞的生長分化[14]。研究中發(fā)現(xiàn)功能和形態(tài)上成熟的胰島細(xì)胞中C-肽可在血糖刺激后成倍增長，此結(jié)果表明了移植的干細(xì)胞可成功表達(dá)。移植入肺、肝、脾后等重要器官中僅產(chǎn)生少量胰島素。含干細(xì)胞的胰島樣細(xì)胞簇完成移植后相較于PDX-1,C-肽分泌胰島素的時(shí)間較長可穩(wěn)定地維持血糖濃度保持正常生理范疇[15-16]。若在移植前通過生長因子對胰島干細(xì)胞進(jìn)行處理，提高基因的潛在轉(zhuǎn)移性后將降低組織的免疫原性，可產(chǎn)生更大的移植優(yōu)越性。

3 胰腺干細(xì)胞治療糖尿病

胰腺干細(xì)胞可能存在于胰腺組織如導(dǎo)管上皮中，多由胚胎干細(xì)胞分化而來，部分胰腺干細(xì)胞可能來源于其他各類組織干細(xì)胞的橫向分化。應(yīng)用生物工程技術(shù)提取胰島素分泌細(xì)胞可分為3個(gè)途徑：胰導(dǎo)管干細(xì)胞、胚胎干細(xì)胞、基因工程技術(shù)提取胰島干細(xì)胞。但將細(xì)胞誘導(dǎo)成胰腺干細(xì)胞的提取技術(shù)，仍處于實(shí)驗(yàn)室研究的初級階段[17]。研究表明，體外分離出人胰腺導(dǎo)管細(xì)胞，可在一定的時(shí)間培養(yǎng)后，培育而出細(xì)胞角蛋白19陽性的導(dǎo)管細(xì)胞和胰島素陽性的胰島細(xì)胞[12,18-20]。部分組織結(jié)構(gòu)的胰島樣細(xì)胞團(tuán)可分泌低濃度胰島素，對葡萄糖刺激產(chǎn)生一定程度的應(yīng)激。利用人胰腺組織體外培養(yǎng)技術(shù)轉(zhuǎn)分化出較多存在內(nèi)分泌功能的胰島細(xì)胞團(tuán)，有力地證明了成人胰腺的導(dǎo)管上皮組織中具有一定的干細(xì)胞潛能。其他類型細(xì)胞轉(zhuǎn)分化也可提取出胰島素分泌細(xì)胞。轉(zhuǎn)分化技術(shù)是一種對已分化的組織細(xì)胞分化為另一種組織細(xì)胞的不可逆過程，包括了細(xì)胞形態(tài)、功能及表面標(biāo)記物變化?；蚨嘣诟闻K表達(dá)，可誘導(dǎo)內(nèi)源性鼠胰島素Ⅰ和Ⅱ的表達(dá)，而注射上述重組腺病毒后的糖尿病小鼠血糖緩慢下降，說明了一部分肝細(xì)胞可在外源基因的刺激下轉(zhuǎn)分化為胰島素表達(dá)。

綜上所述，本文針對糖尿病的治療思路提出了不同類型干細(xì)胞治療方案，相較于其他見效慢、花費(fèi)多以及無法根治病因的治療措施而言，更適用于臨床上糖尿病的治療。隨著現(xiàn)代醫(yī)學(xué)的不斷發(fā)展與醫(yī)學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步，干細(xì)胞治療糖尿病[21-22]將逐漸取代傳統(tǒng)治療，為根治糖尿病提供了一定的可能性。盡管在實(shí)驗(yàn)室研究與提取技術(shù)上仍存在許多不足，但干細(xì)胞治療糖尿病的效果已經(jīng)取得令人矚目的成就。因此，尋找最佳的干細(xì)胞治療方案是如今臨床工作的首要任務(wù)。