景華

1型糖尿病是由自身反應性T淋巴細胞介導,針對胰腺內(nèi)分泌β細胞的器官特異性的自身免疫性疾病[1]。幾乎所有1型糖尿病患者都需要應用外源性胰島素注射來控制血糖，患者不但遭受胰島素注射所帶來的不便和痛苦，又不能完全控制血糖穩(wěn)定并避免遠期并發(fā)癥的發(fā)生。胰島細胞移植為解決上述難題提供了新途徑[2-3]，但是由于胰腺供體不足及移植排斥等原因，限制了胰島細胞移植的廣泛開展[4]。造血干細胞(hematopoietic stem cell,HSC)是所有的免疫細胞(包括T淋巴細胞、B淋巴細胞、巨噬細胞、中性粒細胞、樹突狀細胞和自然殺傷細胞)的祖細胞，具有極高的自我更新、多向分化和重建造血的潛能，CD34抗原是HSC標志性抗原，CD34+細胞（表達CD34抗原的細胞）是非均質(zhì)性的細胞群，其中既含有HSC也存在不同分化階段的各系造血祖細胞，并隨著造血細胞逐漸成熟，CD34+的表達量逐漸減少，直至消失。正常人骨髓低密度單個核細胞中CD34+細胞約占1.5﹪（1.0﹪～ 3.0﹪），臍帶血為 0.2﹪～0.5﹪，外周血 CD34+細胞約為骨髓的1/10，CD34+細胞群被血液學家稱為最佳的移植物。根據(jù)以上3種不同的HSC來源，相應的在臨床上被稱為骨髓HSC移植、外周血HSC移植和臍帶血HSC移植。下面將HSC移植治療1型糖尿病從基礎(chǔ)研究和臨床應用進行綜述。

一、基礎(chǔ)研究

干細胞具有多向分化的潛能，特定微環(huán)境控制著干細胞的更新和分化。隨著對干細胞的研究的深入，發(fā)現(xiàn)其不僅可以分化為同一胚層來源的細胞，而且可以分化為不同胚層來源的細胞，即干細胞具有可塑性。隨著HSC研究的興起,作為一類具有多向分化潛能的細胞,已經(jīng)逐漸成為人們尋找胰島β細胞替代物的新資源[5]。

（一）HSC向胰島β細胞分化

Oh等[6]研究表明骨髓細胞體外培養(yǎng)可以誘導分化為胰島素分泌細胞，經(jīng)擴增后移植可以糾正糖尿病鼠的高血糖，效果可以持續(xù)90 d。Tang等[7]將鼠骨髓源HSC在煙堿和exendin環(huán)境下培養(yǎng)1周,用抗胰島素和抗C肽抗體標記,發(fā)現(xiàn)10﹪～ 20﹪的骨髓源HSC標記抗胰島素抗體和C肽抗體,說明骨髓HSC真正合成和分泌了胰島素和C肽。Lanus等[8]認為骨髓源HSC可以分化為有活性的胰島β細胞,他建立了一個小鼠模型，將標記有熒光蛋白的骨髓干細胞移植到小鼠的胰腺。行骨髓移植后大約1～2個月的受體小鼠的胰島內(nèi)發(fā)現(xiàn)了骨髓來源的胰島細胞。這些細胞表達胰腺β細胞所特有的遺傳標志物，并檢測到受體母鼠體內(nèi)來自于雄性供體小鼠的熒光細胞的Y染色體呈陽性。當給予生理性葡萄糖刺激時，骨髓來源細胞分泌胰島素，并重現(xiàn)了胰島β細胞鈣離子的細胞內(nèi)流。

Hess等[9]建立了一個鏈脲霉素致糖尿病的小鼠模型，鏈脲霉素致糖尿病小鼠給予致死劑量的放射線照射，再移植入標記有綠色熒光蛋白（green fluorescent protein，GFP）的供體骨髓細胞。行骨髓移植17 d后的小鼠血糖正常，有正常的胰島素分泌，42 d生存率達75﹪～ 85﹪；而對照組小鼠持續(xù)高血糖，且死亡率增加，42 d生存率僅為0﹪～ 50﹪。試驗小鼠表現(xiàn)出伴隨血糖升高胰島素分泌增強的現(xiàn)象。在隨后的試驗步驟中，研究者通過檢測著色的血小板內(nèi)皮細胞粘附分子-1（Plateletendothelial Cell Adhesion Molecule，PECAM-1）內(nèi)皮細胞蛋白，發(fā)現(xiàn)骨髓來源細胞在胰腺中已分化成為內(nèi)皮細胞。Wang等[10]將GFP轉(zhuǎn)基因小鼠骨髓細胞給新生期非肥胖性糖尿?。╪on-obese diabetic，NOD）小鼠,2個月后發(fā)現(xiàn)NOD小鼠40﹪的胰腺導管細胞起源于供者骨髓細胞,并在胰腺中發(fā)現(xiàn)了表達GFP的胰島細胞。綜合以上試驗認為骨髓細胞進入已被破壞的胰島內(nèi)并分化成為內(nèi)皮細胞，并刺激胰腺前體細胞增殖，使這些前體細胞最終分化成為胰腺內(nèi)分泌細胞。

骨髓干細胞主要通過直接的轉(zhuǎn)分化和間接分化、移植誘導微嵌合狀態(tài)，形成免疫耐受、細胞融合以及參與細胞的修復和再生等方式治療糖尿病患者。轉(zhuǎn)分化是一種定向分化細胞改變基因表達模式而轉(zhuǎn)變?yōu)榱硪环N完全不同的細胞類型，而骨髓干細胞可直接轉(zhuǎn)分化為胰腺內(nèi)分泌細胞[11]。Steptoe等[12]通過將骨髓細胞或HSC移植到NOD小鼠，發(fā)現(xiàn)骨髓移植能夠誘導糖尿病鼠的耐受，減輕胰島細胞的免疫損傷，防止糖尿病發(fā)展。

（二）HSC促進內(nèi)源性胰島β細胞的修復與再生

研究表明，骨髓移植后，可以參與成體組織的再生，如神經(jīng)細胞、腎臟、肌肉、肝臟、皮膚、胰腺、小腸及結(jié)腸，骨髓中的循環(huán)內(nèi)皮祖細胞參與成體的血管形成，包括生理更新和損傷修復[13]。Kojima等[14]研究表明糖尿病鼠胰腺外許多組織含有胰島素表達陽性細胞，包括胸腺、骨髓、脂肪組織、脾臟和肝臟，這些胰島素表達陽性細胞來源于骨髓。Mathews等[11]研究則表明骨髓來源的內(nèi)皮祖細胞可遷移至小鼠受損傷的胰島處，這些細胞具有促血管形成作用，參與胰島β細胞的再生。Burt等[15]研究表明對于糖尿病患者來說，僅輸入足夠數(shù)量的胰島細胞并不能達到治療效果，胰腺中胰島β細胞仍會遭到自身免疫系統(tǒng)的攻擊而破壞，導致胰島病的產(chǎn)生，而來源于骨髓的HSC具有可以誘導對自身抗原的免疫耐受及胰島細胞再生的雙重功能，這一研究也說明HSC能夠誘導免疫耐受，調(diào)節(jié)T細胞的陽性選擇及陰性選擇，改善糖尿病實驗對象的免疫功能，促進胰島細胞再生。Rachdi等[16]研究表明小鼠?胰島中有10﹪～ 20﹪的胰島素陽性細胞可以檢測出HSC的KIT標志物，而且，研究顯示表達c-kit干細胞標志物（可作為干細胞表面標志物）的骨髓細胞可使高血糖水平降低，而c-kit表達陰性的細胞卻無此功能。說明HSC參與胰島細胞的再生。Banerjee等[17]認為骨髓HSC移植有助于胰島再生。Hasegawa等[18]在實驗中發(fā)現(xiàn)在新生胰島周圍有較多的CD45+細胞，認為糖尿病小鼠骨髓移植后，骨髓細胞首先歸巢，隨后被動員到受損胰腺組織，進而促進胰島細胞的再生。Gao等[19]發(fā)現(xiàn)骨髓移植可以促使糖尿病小鼠胰島及胰管再生，特別是CD34+細胞促進胰島組織的修復及再生。

二、臨床研究

目前糖尿病的治療臨床上主要用胰島素替代治療和血糖控制，并沒有徹底的根治方案，而HSC能夠誘導出成熟的胰島β細胞，分化出胰島結(jié)構(gòu)，同時又避免特異的免疫反應則可以達到臨床的治愈，解決糖尿病患者的痛苦。骨髓HSC移植和外周血HSC移植是臨床常用的方法，由于外周血干細胞采集簡單、方便、安全和有效，且外周血HSC與骨髓移植相比，造血和免疫恢復快，因而可以減少住院日，減少抗生素的使用和輸血依賴，降低醫(yī)療費用，所以在臨床上的應用越來越廣泛。

（一）國外研究

Voltarelli等[20]研究報道，采用大劑量免疫抑制劑后進行自體非清髓性HSC移植治療15例新診斷1型糖尿病患者。具體方法：采用環(huán)磷酰胺抑制淋巴細胞同時聯(lián)合集落刺激因子動員骨髓后，自外周血采集自體HSC，再予大劑量環(huán)磷酰胺聯(lián)合抗淋巴細胞球蛋白預處理，最后將采集的自體HSC靜脈回輸。結(jié)果在7～36個月的隨訪中，14例患者可達到并維持不同時間的胰島素非依賴，這是首例高劑量免疫抑制聯(lián)合自體HSC移植治療人類1型糖尿病的報告。該研究小組后來增加8名病人，結(jié)果：在7～58個月的隨訪時間（平均29.8個月，中位數(shù)，30個月），20例沒有酮癥酸中毒患者脫離胰島素[21]。其中12例保持了平均31個月，（范圍14～52個月），8例復發(fā)，并恢復使用低劑量胰島素（0.1～0.3 IU/kg）。在連續(xù)脫離胰島素的病人，糖化血紅蛋白水平低于7.0﹪，平均的C肽曲線下面積大幅上升，取得了良好的血糖控制大多數(shù)患者脫離胰島素。

（二）國內(nèi)研究

早在2004年張傳倉等[22]即用環(huán)磷酰胺及粒細胞集落刺激因子動員的方法動員骨髓干細胞到外周血中，修復損傷的胰腺β細胞，結(jié)果該患者胰島素需用量減少64﹪，空腹C肽水平恢復正常?？赡芘c大劑量環(huán)磷酰胺免疫抑制與外周血HSC遷徙到胰腺組織中，在胰腺組織微環(huán)境的誘導下分化增殖為胰腺β細胞有關(guān)。沈山梅等[23]采用自體非清髓性HSC移植治療1型糖尿病1例，該患者移植后第27天停止注射胰島素，隨診15個月，病情穩(wěn)定，血糖控制良好，糖化血紅蛋白穩(wěn)定于7.0﹪以下。初步顯示出一定的臨床有效性。景華等[24]報道，采用T淋巴系統(tǒng)清除和自體HSC免疫重建治療1型糖尿病2例，具體方法：單用粒細胞集落刺激因子動員、采集，環(huán)孢素A及ATG預處理后，回輸自體HSC。結(jié)果2例患兒分別于回輸后第14，22天停用胰島素，復查糖化血紅蛋白及C肽恢復正常，谷氨酸脫羧酶抗體滴度明顯降低。到目前停用胰島素分別為18個月、16個月。初步顯示自體非清髓性HSC移植治療1型糖尿病的臨床有效性，仍需大樣本量前瞻性研究，以進一步評估此療法的遠期療效與安全性。

（三）作用機制

自體HSC移植治療1型糖尿病的作用機制尚不清楚?？赡芘c以下機制有關(guān)：（1）免疫抑制可抑制自身免疫反應，阻止胰島炎性反應的破壞作用；（2）免疫抑制可誘導移植免疫耐受，阻止自身反應性糖尿病的發(fā)生；（3）移植的HSC促進受體胰島β細胞再生與修復[25]。

三、挑戰(zhàn)及展望

1型糖尿病是醫(yī)學難題,目前沒有根治辦法。HSC是目前研究最廣泛、應用最成熟的成體干細胞，不僅來源豐富，易采集，而且能抑制自身排斥反應，擁有廣泛的應用前景。其基礎(chǔ)研究證實HSC可定向分化為胰島β細胞,促進內(nèi)源性胰島β細胞的修復與再生,臨床研究結(jié)果取得了令人鼓舞的治療效果,為糖尿病患者點燃了新的希望，也為研究人員提供了新的突破口。毋庸置疑，HSC已成為目前治療1型糖尿病的最佳種子細胞之一，雖然目前存在一些問題，如需解決免疫排斥，以及如何選擇合適的移植方式、時間、部位和數(shù)量等，找到最佳的搭配組合，提高治療效果等等，但隨著HSC及其相關(guān)研究的深入和技術(shù)的提高，相信在未來的數(shù)年內(nèi)，HSC在1型糖尿病中的應用將有新的突破。

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