杜婧，魏翠英

內(nèi)蒙古科技大學(xué)包頭醫(yī)學(xué)院第一附屬醫(yī)院內(nèi)分泌科，包頭014010

糖尿病是一種多病因、多機(jī)制導(dǎo)致的，以慢性高血糖為特征的代謝性疾病。隨著病程進(jìn)展，胰島β細(xì)胞功能衰竭，代謝紊亂進(jìn)一步加重，出現(xiàn)糖尿病腎?。―N）、糖尿病視網(wǎng)膜病變（DR）、糖尿病足（DF）、糖尿病性神經(jīng)源性膀胱等相關(guān)并發(fā)癥。國(guó)際糖尿病聯(lián)盟指出，如果沒有更有效的干預(yù)措施，全球糖尿病患者預(yù)計(jì)2030年達(dá)到5.78億人，2045年將達(dá)到7億人［1］，其中2 型糖尿病（T2DM）占比最高，達(dá) 90%～95%。目前的治療方式控制飲食、加強(qiáng)運(yùn)動(dòng)、口服降糖藥物、胰島素補(bǔ)充或替代治療，都只能暫時(shí)保持血糖的相對(duì)穩(wěn)定狀態(tài)，而不能從根本上解決高血糖及長(zhǎng)期高血糖引發(fā)的嚴(yán)重并發(fā)癥。胰島移植或可解決根本問題［2］，但胰腺供體的有限來源及終身免疫排斥問題又是診治過程中難以解決的障礙。而干細(xì)胞具有分化為產(chǎn)胰島素細(xì)胞、改善胰腺再生和改善胰島素抵抗的潛能，為治療糖尿病提供了可能的發(fā)展方向。目前干細(xì)胞治療T2DM 的動(dòng)物和人體研究取得一定進(jìn)展，各種干細(xì)胞來源不同其機(jī)制各異，間充質(zhì)干細(xì)胞（MSCs）是研究最多的細(xì)胞，MSCs 治療可能代表了優(yōu)化T2DM 血糖控制的新途徑。雖然其安全性和有效性已在動(dòng)物實(shí)驗(yàn)和部分Ⅰ/Ⅱ期臨床試驗(yàn)中得到證實(shí)，但目前仍有諸多問題未能解決，如干細(xì)胞的理想給藥途徑（靶向還是外周），單次注射還是多次注射，治療有效性的維持時(shí)間，因MSCs 的多能性特征是否同時(shí)導(dǎo)致治療個(gè)體惡性轉(zhuǎn)化的可能，其他未知的不良反應(yīng)問題等。因此，仍需大規(guī)模、多中心、雙盲和安慰劑對(duì)照的嚴(yán)格試驗(yàn)研究?，F(xiàn)就當(dāng)前MSCs 治療T2DM 及其并發(fā)癥的可能機(jī)制研究進(jìn)展綜述如下。

1 MSCs概述

干細(xì)胞是指一群胚胎發(fā)育早期未分化的細(xì)胞，具有強(qiáng)大的自我更新能力和多向分化潛能，因此在體內(nèi)組織修復(fù)及再生方面發(fā)揮重要作用。根據(jù)分化潛能的差異分為多能干細(xì)胞、全能干細(xì)胞和單能干細(xì)胞。根據(jù)發(fā)育過程出現(xiàn)的順序不同分為胚胎干細(xì)胞和成體干細(xì)胞。胚胎干細(xì)胞是一種二倍體細(xì)胞，是從著床之前早期胚胎內(nèi)細(xì)胞團(tuán)中分離得到的，其分化潛能理論上可以分化為機(jī)體幾乎所有組織細(xì)胞。成體干細(xì)胞是存在于某個(gè)器官或組織中尚未分化但具有自我更新及構(gòu)建某種組織的各種類型細(xì)胞潛能的干細(xì)胞（包括神經(jīng)干細(xì)胞、臍血/帶干細(xì)胞、骨髓干細(xì)胞、脂肪干細(xì)胞等），成體干細(xì)胞的這種特質(zhì)是組織器官修復(fù)以及再生的基礎(chǔ)，理論上在特定條件下可以分化為某種特定的組織器官。

MSCs是一種來源于中胚層的多能干細(xì)胞，屬于多能成體干細(xì)胞。最早是上世紀(jì)六七十年代由FRIEDENSTEIN 等從骨髓中分離得到的，1991 年由CAPLAN 等首次提出“成年間充質(zhì)干細(xì)胞”的概念，后被研究者廣為應(yīng)用。MSCs來源于人體多種組織，如胎盤、臍帶血、羊水、骨髓、脂肪組織等，具有很強(qiáng)的自我更新能力、多向分化潛能、低免疫原性、免疫調(diào)節(jié)和抗凋亡特點(diǎn)，在糖尿病及其并發(fā)癥的治療中是未來較有潛力的研究對(duì)象［3］。

2 MSCs治療糖尿病的可能機(jī)制

糖尿病是一種絕對(duì)或相對(duì)胰島素缺乏導(dǎo)致的以慢性高血糖為特征的代謝性疾病，其中T2DM 占比90%～95%。目前治療藥物包括磺脲類、雙胍類、α葡萄糖苷酶抑制劑、DPP-Ⅳ抑制劑、SGLT-2抑制劑、GLP-1 受體激動(dòng)劑、胰島素等藥物，但這些傳統(tǒng)的治療方法存在各自的局限性，而且只能暫時(shí)控制血糖，不能從根本上治愈T2DM。MSCs 治療糖尿病是一種基于細(xì)胞的治療方法，其自身的可再生、分化潛能以及免疫抑制特性，已在T2DM 中顯示出較好的治療效果，為治療糖尿病提供了新的思路及可能的發(fā)展方向。

大量動(dòng)物實(shí)驗(yàn)及臨床研究表明，MSCs 是治療T2DM 的新方法，其可能機(jī)制［4］包括：①逆轉(zhuǎn) β 細(xì)胞去分化，從而減輕β細(xì)胞功能障礙、保護(hù)內(nèi)源性胰島β 細(xì)胞；②干細(xì)胞移植后歸巢到受損胰腺并分化為胰島β細(xì)胞；③向炎癥微環(huán)境遷移，產(chǎn)生抗炎細(xì)胞因子，減輕炎癥反應(yīng)，減少脂肪組織和肝臟中的脂肪含量，增加胰島β細(xì)胞數(shù)量；④通過內(nèi)皮細(xì)胞的分化潛能及旁分泌作用促進(jìn)胰島細(xì)胞再生；⑤改善胰島素抵抗；⑥分泌多種細(xì)胞因子，進(jìn)一步誘導(dǎo)胰島α細(xì)胞轉(zhuǎn)變?yōu)棣?細(xì)胞，減少胰高血糖素分泌增加胰島素分泌以降低血糖。外泌體通過AMPK 通路激活自噬，改善T2DM大鼠肝臟糖脂代謝，需進(jìn)一步驗(yàn)證。

3 MSCs治療糖尿病并發(fā)癥的可能機(jī)制

3.1 MSCs治療DN的可能機(jī)制 DN是糖尿病主要的微血管并發(fā)癥之一，也是終末期慢性腎病的重要死因之一。雖然可通過嚴(yán)格控制血糖、血壓可一定程度上延緩DN 的發(fā)生發(fā)展，但無法完全阻止疾病的進(jìn)展。近年來，MSCs 被認(rèn)為是很有前景的治療DN療法之一［5］。

目前認(rèn)為，MSCs對(duì)腎臟保護(hù)作用的可能機(jī)制包括：①M(fèi)SCs 治療腎臟病是通過促進(jìn)腎小球結(jié)構(gòu)再生［6］、減輕腎小球損傷、修復(fù)腎臟損傷細(xì)胞、減少白蛋白尿、清除細(xì)胞毒性分子等保護(hù)腎臟；②MSCs 可明顯改善腎臟纖維化延緩腎損傷；③通過調(diào)節(jié)炎癥和免疫反應(yīng)、旁分泌多種細(xì)胞因子［7］而延緩腎臟損害；④脂肪來源的MSCs 釋放的外泌體中miR-26a-5p，可通過靶向 TLR4、鈍化 NF-κB 通路和下調(diào)血管內(nèi)皮生長(zhǎng)因子A（VEGFA）來保護(hù)高糖誘導(dǎo)的MP5細(xì)胞免受損傷［8］；⑤ MSCs 治療 DN 可能亦與維持M1/M2 巨噬細(xì)胞平衡、抑制炎癥、外泌體誘導(dǎo)的自噬保護(hù)作用相關(guān)［9］。將來，脂肪來源的外泌體［10］、骨髓來源的MSCs和microRNA的結(jié)合等可能成為治療腎臟疾病的一種方法，有待進(jìn)一步研究。

3.2 MSCs治療DR的可能機(jī)制 DR是一種因高血糖及隨之發(fā)生的代謝異常引起的微血管病變，嚴(yán)重者會(huì)導(dǎo)致失明。目前的治療包括改善代謝異常、維持血流動(dòng)力學(xué)穩(wěn)定、后期激光光凝、眼內(nèi)抗血管內(nèi)皮生長(zhǎng)因子等治療，但療效有限，而且多數(shù)是針對(duì)疾病晚期的相關(guān)干預(yù)措施。研究者通過構(gòu)建DR 早期模型，利用MSCs 特點(diǎn)研究MSCs 在DR 中的療效。目前認(rèn)為，MSCs 對(duì)視網(wǎng)膜保護(hù)作用可能機(jī)制包括：①M(fèi)SCs 通過特定條件下微環(huán)境誘導(dǎo)生成視網(wǎng)膜神經(jīng)樣細(xì)胞以替代凋亡細(xì)胞，同時(shí)MSCs 通過旁分泌作用產(chǎn)生神經(jīng)保護(hù)因子［11］，達(dá)到視網(wǎng)膜神經(jīng)保護(hù)作用；②干細(xì)胞是一種能將自身正常線粒體轉(zhuǎn)移至周圍受損線粒體的細(xì)胞，可影響受損靶細(xì)胞的增殖、分化及衰老，進(jìn)而對(duì)視網(wǎng)膜起到保護(hù)作用；③有尚未完全闡明的免疫調(diào)節(jié)作用，包括MSCs 介導(dǎo)的生長(zhǎng)因子、趨化因子等活性物質(zhì)的分泌、細(xì)胞—細(xì)胞直接接觸、抑制T 細(xì)胞增殖作用、抑制CD4+T 細(xì)胞分化為促炎性細(xì)胞系，改善破壞性炎癥反應(yīng)［12］；④ MSCs 能分化為內(nèi)皮樣細(xì)胞、分泌血管生成相關(guān)因子調(diào)節(jié)視網(wǎng)膜病變的血管形成起到保護(hù)視網(wǎng)膜血管的作用［13］；⑤MSCs 分化成胰島素分泌細(xì)胞降低血糖、抑制炎癥反應(yīng)、免疫調(diào)節(jié)作用［14］；⑥MSCs 來源的外泌體具有延遲炎癥反應(yīng)和血管形成、修復(fù)和保護(hù)視網(wǎng)膜作用［15］。

雖然目前研究證實(shí)，MSCs 對(duì)視網(wǎng)膜病變有益，但仍處于起步階段，且由于視網(wǎng)膜的特殊性和復(fù)雜性，目前尚未確定人體臨床試驗(yàn)的安全性，需更多研究數(shù)據(jù)才能進(jìn)行全面的風(fēng)險(xiǎn)—效益評(píng)估，未來研究仍任重道遠(yuǎn)。來源于間充質(zhì)的外泌體具有相似于MSCs 的功能，眼外注射外泌體可能是治療DR 的新方向。

3.3 MSCs 治療DF 的可能機(jī)制 DF 是糖尿病危害最大、花費(fèi)最高的慢性并發(fā)癥之一，嚴(yán)重者需截肢。目前治療措施主要是控制血糖、局部清創(chuàng)換藥、抗炎、改善供血、營(yíng)養(yǎng)神經(jīng)、負(fù)壓吸引、高壓氧治療、嚴(yán)重者行下肢血流重建［16］，但對(duì)于嚴(yán)重患者治療效果有限。大量動(dòng)物實(shí)驗(yàn)及臨床研究表明，MSCs是治療DF 的新方法，其可能機(jī)制包括：①M(fèi)SCs 抑制促炎型T 細(xì)胞并分泌白細(xì)胞介素1α 或1β、腫瘤壞死因子α等細(xì)胞因子抑制T 細(xì)胞激活、分泌免疫球蛋白在傷口處對(duì)抗炎癥、減少促炎型M1 型巨噬細(xì)胞增加抗炎型M2 型巨噬細(xì)胞、減少活性氧簇等途徑發(fā)揮免疫調(diào)節(jié)作用［17］；②歸巢效應(yīng)直接分化傷口組織促進(jìn)傷口愈合；③MSCs通過自分泌及旁分泌血管內(nèi)皮生長(zhǎng)因子（VEGF）、胰島素樣生長(zhǎng)因子-1（IGF-1）、表皮細(xì)胞生長(zhǎng)因子（EGF）等直接或間接促進(jìn)血管新生，恢復(fù)血供、刺激肉芽組織增生［18］；④MSCs 分化為內(nèi)皮細(xì)胞及角化細(xì)胞促進(jìn)上皮細(xì)胞再生，通過趨化因子受體及蛋白激酶信號(hào)通路遷移到傷口修復(fù)損傷組織［19］；⑤MSCs 分泌一種良好的運(yùn)輸載體—外泌體，在組織修復(fù)過程中發(fā)揮重要作用［20］。

目前研究來看，脂肪來源的MSCs 分布廣泛、易于提取，且腹部皮下來源的脂肪細(xì)胞比臀部、四肢來源的脂肪細(xì)胞具有更好的抗凋亡特性；臍血來源的MSCs 倍增所需時(shí)間短，存活時(shí)間較長(zhǎng)；骨髓來源的MSCs 無免疫限制，且肌肉注射效果好，但隨年齡增長(zhǎng)其分化潛能和數(shù)量呈下降趨勢(shì)，所以盡量避免從年老體弱者提取MSCs。正常的創(chuàng)傷愈合過程復(fù)雜，歷經(jīng)四期，即止血期的血管閉合、血塊凝固，炎癥期的急性炎癥反應(yīng)，增殖期的細(xì)胞遷移、增殖、分化，重塑期的血管再生、上皮和細(xì)胞外基質(zhì)形成、重建等過程，復(fù)雜的過程中如何產(chǎn)生更好的MSCs 療效是需進(jìn)一步探索的目標(biāo)。MSCs 附著、增殖、分化所需的支架等結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)、運(yùn)輸系統(tǒng)非常關(guān)鍵，未來生物活性FHE（F127/OHA-EPL）水凝膠，刺激響應(yīng)的MSCs 外泌體釋放，二者協(xié)同可較好地促進(jìn)糖尿病創(chuàng)面愈合，可能具有廣闊的應(yīng)用前景；miR-21-5p 有可能成為MSCs 外泌體治療糖尿病足的一種新的生物標(biāo)志物［21］

3.4 MSCs治療神經(jīng)源性膀胱的可能機(jī)制 糖尿病神經(jīng)源性膀胱是因糖尿病后神經(jīng)功能障礙導(dǎo)致的膀胱功能異常，膀胱功能涉及傳入神經(jīng)、傳出神經(jīng)、自主神經(jīng)之間復(fù)雜的神經(jīng)控制。糖尿病長(zhǎng)期血糖控制不佳可能導(dǎo)致周圍神經(jīng)和自主神經(jīng)受損、神經(jīng)傳導(dǎo)異常，導(dǎo)致膀胱功能失調(diào)，早期表現(xiàn)為尿流動(dòng)力學(xué)過度活躍，膀胱尿潴留，后期膀胱興奮性下降、逼尿肌收縮無力，進(jìn)展出現(xiàn)排尿困難、殘余尿增加和無力性膀胱萎縮［22］。糖尿病神經(jīng)源性膀胱是一種進(jìn)展性疾病，治療主要取決于其臨床癥狀及尿流動(dòng)力學(xué)改變情況。目前治療措施包括減輕尿路癥狀、改善尿失禁、間歇性導(dǎo)尿排空膀胱、保護(hù)腎功能、膀胱壁注射A 型肉毒毒素、膀胱植入起搏器等，但均不能解決根本問題。近年研究發(fā)現(xiàn)，采用MSCs 治療糖尿病神經(jīng)源性膀胱可干預(yù)其病理生理自然發(fā)病過程，進(jìn)而緩解、逆轉(zhuǎn)病情，部分膀胱功能得到恢復(fù)，相關(guān)可能機(jī)制包括：①BMSCs 改善胰島β 細(xì)胞，控制血糖、保護(hù)神經(jīng)細(xì)胞功能；②MSCs 具有分化為尿道上皮細(xì)胞、平滑肌細(xì)胞、神經(jīng)纖維的潛力，進(jìn)而可修復(fù)膀胱和尿道的功能［23］；③MSCs 合成分泌表皮生長(zhǎng)因子（EGF）、多種神經(jīng)營(yíng)養(yǎng)因子，抑制炎性免疫應(yīng)答；④MSCs穩(wěn)定表達(dá)神經(jīng)生長(zhǎng)因子，改善膀胱的微環(huán)境及膀胱功能［24］；⑤MSCs 能增加膀胱中彈性蛋白的含量，可進(jìn)一步改善排尿功能。

MSCs 用于糖尿病神經(jīng)源性膀胱的治療應(yīng)考慮MSCs類型、數(shù)量、尿流動(dòng)力學(xué)特點(diǎn)、病變進(jìn)展的病理生理階段等綜合因素，以制定最佳移植途徑，而且MSCs 用藥安全性及具體分子調(diào)控機(jī)制需進(jìn)一步研究。

綜上所述，糖尿病及相關(guān)并發(fā)癥危害巨大，目前傳統(tǒng)治療效果有限，且價(jià)格昂貴。近年伴隨干細(xì)胞的深入研究，利用干細(xì)胞治療恢復(fù)胰島功能為糖尿病患者帶來新的希望。其中MSCs 具備強(qiáng)力自我增殖、分化潛能、免疫調(diào)節(jié)等特點(diǎn)，且易于在體外分離和擴(kuò)增，培育周期較短，免疫原性低，免疫排斥少，作為成體干細(xì)胞規(guī)避了倫理問題，使其成為細(xì)胞治療的理想選擇，但目前用于T2DM 及并發(fā)癥研究大部分仍處于臨床前研究階段。同時(shí)MSCs 治療存在的遺傳不穩(wěn)定性、致腫瘤可能性等潛在風(fēng)險(xiǎn)限制了其在再生醫(yī)學(xué)中的應(yīng)用，下一步需要建立MSCs 標(biāo)準(zhǔn)化生產(chǎn)流程，需要進(jìn)一步探究干細(xì)胞治療的最佳細(xì)胞傳遞途徑、給藥劑量、給藥間隔、給藥頻率、應(yīng)用年齡節(jié)點(diǎn)等最適方案，或者需要對(duì)不同的物種行平行重復(fù)試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)新的免疫調(diào)節(jié)方法，或者對(duì)MSCs 預(yù)處理以促進(jìn)巨噬細(xì)胞極化、促進(jìn)自噬改善代謝，或者針對(duì)不同來源干細(xì)胞優(yōu)缺點(diǎn)分階段使用發(fā)揮優(yōu)勢(shì)、縮小劣勢(shì)［25］，或多次足量序貫輸注抑制胰島β 細(xì)胞凋亡［26］，或聯(lián)合降糖藥物［27］保持血糖穩(wěn)態(tài)情況下更好地發(fā)揮干細(xì)胞的再生修復(fù)作用，或利用交感神經(jīng)介質(zhì)去甲腎上腺素逆轉(zhuǎn)高糖情況下誘導(dǎo)的MSCs 凋亡［28］，或進(jìn)一步發(fā)掘像MSCs 衍生的外泌體及與之聯(lián)合［29］等新的治療方法。