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間充質(zhì)干細(xì)胞治療糖尿病的新方式:保護(hù)胰島功能

作者:上海大學(xué) Dr.ZHU

專家審核:江蘇大學(xué)附屬醫(yī)院 李晶 教授

近年來(lái),間充質(zhì)干細(xì)胞被廣泛應(yīng)用到糖尿病的治療研究項(xiàng)目中,并取得了積極的臨床效果。關(guān)于間充質(zhì)干細(xì)胞治療糖尿病的機(jī)制,日前《干細(xì)胞轉(zhuǎn)化醫(yī)學(xué)》雜志上的研究表明[1]間充質(zhì)干細(xì)胞可以改善胰島的功能,并起到保護(hù)的作用。這為人們進(jìn)一步了解間充質(zhì)干細(xì)胞治療糖尿病提供了科學(xué)依據(jù)。

1型糖尿病與胰島移植

1型糖尿病原名胰島素依賴型糖尿病,是一種自身免疫性疾病,多發(fā)生在兒童和青少年,也可發(fā)生于各種年齡。在胰島素被發(fā)現(xiàn)之前,1型糖尿病是一種致命的代謝疾病,現(xiàn)在,患有1型糖尿病的人仍然依賴于每天使用外源性胰島素來(lái)生存。

1型糖尿病的單細(xì)胞病理,使其成為細(xì)胞替代治療的一個(gè)潛在適應(yīng)癥,而胰島移植是原發(fā)性β細(xì)胞的唯一來(lái)源,為傳統(tǒng)的胰島素治療提供了一個(gè)長(zhǎng)期的替代方案[2]。

圖片來(lái)自視覺中國(guó)

胰島移植是一種新興的治療1型糖尿病的方法,它可以在生理水平控制血糖,還可以降低急性低血糖發(fā)作。然而,目前的胰島移植方案受到隔離過程、培養(yǎng)期和移植后胰島功能活力迅速下降的限制。這很大程度上是由于β細(xì)胞缺氧和炎癥的有害影響所致。

間充質(zhì)干細(xì)胞提高胰島功能活性

研究發(fā)現(xiàn),提高胰島功能活力的一個(gè)實(shí)驗(yàn)策略是與間充質(zhì)干細(xì)胞共培養(yǎng)或共移植。大量研究表明,間充質(zhì)干細(xì)胞具有改善胰島生存和胰島素分泌功能的能力,其再生和抗炎癥特性已經(jīng)推動(dòng)了大量關(guān)于其作為移植治療佐劑的潛在用途的研究[3]。

圖片來(lái)自文獻(xiàn)1

間充質(zhì)干細(xì)胞通過分泌因子和細(xì)胞接觸依賴機(jī)制來(lái)調(diào)節(jié)和抑制先天和適應(yīng)性免疫細(xì)胞,并通過分泌抗炎細(xì)胞因子來(lái)減輕炎癥反應(yīng)。間充質(zhì)干細(xì)胞分泌產(chǎn)物包括一系列血管生成生長(zhǎng)因子、細(xì)胞外基質(zhì)蛋白和抗凋亡因子。

這種廣泛的功能使間充質(zhì)干細(xì)胞成為在惡劣移植環(huán)境中支持和保護(hù)細(xì)胞的有吸引力的候選者。

間充質(zhì)干細(xì)胞改善胰島功能的途徑

胰島暴露于急性缺氧或炎癥細(xì)胞因子的環(huán)境中,會(huì)發(fā)生細(xì)胞凋亡和葡萄糖刺激的胰島素分泌迅速下降。胰島與間充質(zhì)干細(xì)胞或間充質(zhì)干細(xì)胞條件培養(yǎng)基共培養(yǎng)可以保護(hù)胰島免受這些有害因素的影響。這些保護(hù)作用主要是基于,間充質(zhì)干細(xì)胞與胰島共移植時(shí)提供了免疫調(diào)節(jié)和結(jié)構(gòu)支持,間充質(zhì)干細(xì)胞還可能通過功能性線粒體的物理轉(zhuǎn)移來(lái)支持分泌功能,特別是對(duì)代謝受損的β細(xì)胞[4]。

間充質(zhì)干細(xì)胞有三種改善臨床胰島移植功能的途徑[5]:

01

移植前用間充質(zhì)干細(xì)胞來(lái)源的可溶性分泌物,可以保護(hù)胰島免受缺氧和炎癥損傷

02

移植后用間充質(zhì)干細(xì)胞衍生的可溶性因子抑制宿主的固有免疫和炎癥反應(yīng);

03

移植前供體細(xì)胞或含有細(xì)胞外囊泡(ev)的線粒體轉(zhuǎn)移到功能受損的β細(xì)胞

小結(jié)

目前,臨床上關(guān)于間充質(zhì)干細(xì)胞對(duì)胰島移植的保護(hù)作用的研究及應(yīng)用還比較少,國(guó)內(nèi)有研究利用該作用機(jī)制來(lái)治療2型糖尿病,美國(guó)科研團(tuán)隊(duì)采用PROCHYMAL?(人類成體干細(xì)胞)來(lái)治療新診斷的1型糖尿病(T1DM)[6]。

未來(lái),了解間充質(zhì)干細(xì)胞如何對(duì)胰島細(xì)胞發(fā)揮作用,可以幫助我們開發(fā)體外預(yù)處理方案,在無(wú)細(xì)胞系統(tǒng)中復(fù)制間充質(zhì)干細(xì)胞的一些有益作用。同時(shí),了解間充質(zhì)干細(xì)胞如何保護(hù)β細(xì)胞免受缺氧和炎癥的有害影響,將有助于更好地保護(hù)胰島移植治療1型糖尿病。相信未來(lái),間充質(zhì)干細(xì)胞治療糖尿病的潛在益處將為更多的人所知。

參考文獻(xiàn):

1. Protecting islet functional viability using mesenchymal stromal cells

https://stemcellsjournals.onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/sctm.20-0466

2.Shapiro AMJ, Pokrywczynska M, Ricordi C. Clinical pancreatic islet transplantation. Nat Rev Endocrinol. 2017; 13(5): 268- 277. https://doi.org/10.1038/nrendo.2016.178.

3.Kin T, Senior P, O'Gorman D, Richer B, Salam A, Shapiro AMJ. Risk factors for islet loss during culture prior to transplantation. Transpl Int. 2008; 21(11): 1029- 1035. https://doi.org/10.1111/j.1432-2277.2008.00719.x.

4.Jansson L, Barbu A, Bodin B, et al. Pancreatic islet blood flow and its measurement. Ups J Med Sci. 2016; 121(2): 81- 95. https://doi.org/10.3109/03009734.2016.1164769.

5.Barshes NR, Wyllie S, Goss JA. Inflammation-mediated dysfunction and apoptosis in pancreatic islet transplantation: implications for intrahepatic grafts. J Leukoc Biol. 2005; 77(5): 587- 597. https://doi.org/10.1189/jlb.1104649.

6.Schive SW, Mirlashari MR, Hasvold G, et al. Human adipose-derived mesenchymal stem cells respond to short-term hypoxia by secreting factors beneficial for human islets in vitro and potentiate antidiabetic effect in vivo. Cell Med. 2017; 9: 103- 116. https://doi.org/10.3727/215517917X693401.

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