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国际期刊报道!干细胞疗法不但降血糖,还能保护血管,抵抗糖尿病并发症

发表时间:2022-06-30 16:51

已有大量实验证实干细胞疗法能帮助降低血糖,而一篇刊登于《Stem Cell Research & Therapy》的研究在此基础上还有新发现:干细胞能通过旁分泌机制保护血管内皮免受糖尿病损伤,是治疗糖尿病血管并发症的前瞻性策略。


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糖尿病正在“失控”增长。据国际糖尿病联盟在2021年的估算数据:全球约有5.37亿的成年人患有糖尿病,约670万人会因此丧命。


但实际上,糖尿病本身并不可怕,可怕的是随之而来的并发症


据了解,糖尿病最常见的死因其实是血管并发症—长期处于高糖状态下的血液,会不断损害患者的血管内皮,造成微血管病变(肾病、视网膜病变等)或大血管病变(动脉粥样硬化、心脏病等),进而更易造成心脏衰竭、中风、静脉动脉血栓、心肌病等重大疾病,这严重威胁着患者的生命。


如果说控糖是糖尿病患者的第一要义,那么抵抗糖尿病血管并发症也该尽早提上日程。


但在这点上,现代医学还心有余而力不足。当前针对血管并发症的药物很少,常用的双胍(二甲双胍)、磺脲类、噻唑烷二酮类(格列酮类)是以血糖稳态为靶点,来间接修复血管的。且不说疗效有限,还普遍存在着副作用。走在前沿的科学家们不得不奋力开发新的策略。


而就在近日,《Stem Cell Research & Therapy》(影响因子:6.832)刊载的一则研究证实[1]:间充质干细胞MSCs)不但能降低血糖,还可以通过MAPK/ERK信号介导的旁分泌机制保护血管内皮免受糖尿病损伤。在治疗糖尿病血管并发症上有着巨大潜力。


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01

首次揭示!

干细胞保护血管内皮机制


内皮损伤是大多糖尿病血管并发症的主要原因,亦是最初事件,比如在糖尿病诱导的肾病中,内皮损伤会诱发结节性肾小球硬化、肾小球基底膜厚度和系膜扩张,最终导致肾小球滤过率下降。因此,内皮损伤也一直被视为治疗糖尿病血管并发症的重要靶点


而考虑到干细胞本身具有组织修复和促血管生成能力,研究团队提出了一个假设,即干细胞可以通过旁分泌作用恢复糖尿病诱导的内皮损伤


为了验证这一点,科学家利用人脐带来源的间充质干细胞(hucMSCs)治疗大鼠糖尿病模型和人内皮细胞(HUVECs)的细胞模型,结果发现:



干细胞能降低血糖



在对照实验中(分为对照正常组,糖尿病模型组,高剂量hucMSCs组和低剂量hucMSCs组),模型组糖尿病大鼠在4周内的空腹血糖(FBG)增加,而高剂量hucMSCs组的FBG在第3周显著降低,低剂量hucMSCs组的FBG在第4周显著降低。与此同时,无论剂量高低,hucMSCs组的VCAM-1水平都恢复到了正常水平


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△四个对照组的体重(A)、空腹血糖(FBG)(B)以及血液中VCAM-1(C)和ICAM-1(D)水平



干细胞能修复受损血管内皮



糖尿病模型组HE染色后提示:内皮层厚度增加,内膜粗糙无序—这些都是典型的糖尿病引起内皮损伤的症状,而使用低/高剂量hucMSCs的治疗组,主动脉内皮的组织学形态明显改善,且表现出光滑完整的内膜和恢复的内皮细胞。


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△hucMSCs对糖尿病诱导的主动脉内皮组织病理学改变的影响



旁分泌机制保护血管内皮



通过细胞活力测定,PCR,RNA-seq和KEGG富集分析等,科学家发现干细胞能通过MAPK / ERK信号介导旁分泌机制,显著改善高糖诱导的细胞损伤,促进HUVECs的细胞活力、伤口愈合、迁移和血管生成。


这项实验首次确定hucMSCs对血管内皮糖尿病损伤的疗效和机制,并偶然验证了其降血糖作用。研究者表示:“干细胞疗法是糖尿病血管并发症临床治疗的前瞻性策略。


研究者还认为参与MAPK / ERK信号通路调控的旁分泌因子值得进一步研究,以确定究竟是哪些分子在保护血管内皮中起到重要作用。

02

干细胞为治愈糖尿病带来希望


干细胞疗法,是目前糖尿病领域的热门研究方向,在时间还未翻入2010年前,就有研究团队发现干细胞能改善Ⅰ型糖尿病Ⅱ型糖尿病患者的血糖水平。而后也获得了大量实验结果支持。


科学家分析,这主要得益于干细胞的归巢能力及旁分泌功能,这两者让干细胞能够自动迁移到受损部位并释放细胞外囊泡、生长因子、细胞因子等,以调节免疫反应和修复损伤,甚至在一定程度上促进胰岛β细胞的再生。例如其中的生长因子(IGF-1、HGF和VEGF)能刺激细胞增殖和组织重组,而分泌的抗炎因子(IL-10和IL1-RA)能抑制局部炎症等。


但是,仅仅改善或控制糖尿病还不够,如何颠覆传统胰岛素疗法,彻底治愈糖尿病才是科学家们的终极目标。


而就在前不久,再生医学界又为糖尿病患者下了一枚重磅炸弹—生物科技巨头Vertex宣布:他们利用同种异体干细胞衍生出的胰岛β细胞(VX-880疗法),对一位遭受Ⅰ型糖尿病折磨有40年之久的患者进行了治疗,在移植270天后,这名原本“胰岛失灵”的患者已经完全停止了胰岛素的使用


新疗法似乎已吹响了“摆脱胰岛素”的号角,我们也期待着随着再生医学的进步,糖尿病及其并发症将不再是难以治愈的顽疾,更多的病患将获得彻底的救赎。


Write in the last

写在最后

百年前,胰岛素的诞生让无数人逃离死亡的魔爪。但慢性病的痛苦同样无法言说,糖尿病人不得不终生控糖,且需时刻警惕百余种并发症。


好在局面并非一成不变,随着再生医学的发展,科学家逐渐发现了干细胞疗法对治疗各类并发症的效用,并有望彻底颠覆糖尿病疗法,为所有笼罩于糖尿病阴影之下的人们开辟了一条新的治愈之路。


部分图片来自网络,侵删

参考资料:

[1]Human umbilical cord-derived mesenchymal stem cells not only ameliorate blood glucose but also protect vascular endothelium from diabetic damage through a paracrine mechanism mediated by MAPK/ERK signaling.https://doi.org/10.1186/s13287-022-02927-8

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