糖尿病肢體缺血性病變的干細(xì)胞治療

黃 艷綜述 徐焱成審校

糖尿病肢體缺血性病變的干細(xì)胞治療

黃 艷綜述 徐焱成審校

本文2010-09-14收到,2010-11-08修回,2010-11-12接受

隨著人們生活方式的改變,糖尿病發(fā)病率呈逐年上升趨勢(shì)。而在導(dǎo)致糖尿病病人致死率和致殘率增高的諸多因素中,由高血糖引發(fā)的各種糖尿病并發(fā)癥是主要原因,同時(shí)也是決定糖尿病患者預(yù)后的重要因素。盡管英國(guó)糖尿病前瞻性研究(United K ingdom Prospective Diabetes Study,UKPDS)[1]、糖尿病控制和并發(fā)癥研究(DCCT)[2]等大型臨床研究均證實(shí)通過(guò)胰島素強(qiáng)化治療、嚴(yán)格控制血糖可以降低糖尿病并發(fā)癥發(fā)生的風(fēng)險(xiǎn)。但是實(shí)際上由于運(yùn)用胰島素及其它藥物等治療方案本身的局限性,患者的依從性及生活方式的影響,絕大多數(shù)糖尿病患者血糖水平僅能得到改善而不能完全達(dá)標(biāo),從而使糖尿病慢性并發(fā)癥實(shí)際發(fā)生率未得到有效控制。

臨床上常見(jiàn)的糖尿病大血管并發(fā)癥是糖尿病肢體動(dòng)脈缺血性病變,目前該病變發(fā)生率大約為10%。研究發(fā)現(xiàn)糖尿病患者都有血管重塑、內(nèi)膜增生肥厚的趨勢(shì)[3]。在循環(huán)高血糖狀態(tài)下,組織易缺血缺氧而引起相應(yīng)大血管和小血管結(jié)構(gòu)改變,從而使血管內(nèi)皮功能紊亂。此外,糖尿病患者的內(nèi)生再灌注機(jī)制受到破壞,如激活預(yù)先存在的動(dòng)脈側(cè)枝循環(huán)和新動(dòng)脈生成能力下降,進(jìn)而加重缺血帶來(lái)的損傷[4]。當(dāng)這些病理狀態(tài)加重,且合并外周神經(jīng)病變將導(dǎo)致糖尿病肢體潰瘍。

在針對(duì)糖尿病肢體缺血的各種治療方法中,干細(xì)胞治療是研究的焦點(diǎn)。本文就目前干細(xì)胞在治療糖尿病肢體缺血性病變中的國(guó)內(nèi)外進(jìn)展作一綜述。

1 內(nèi)皮祖細(xì)胞(EPCs)在糖尿病肢體缺血中的應(yīng)用

血管新生對(duì)于組織修復(fù)的作用是顯而易見(jiàn)的。有學(xué)說(shuō)認(rèn)為人類出生后的血管生長(zhǎng)和重塑是由于具有增生性和遷移能力的成熟內(nèi)皮細(xì)胞所導(dǎo)致的,也就是說(shuō)已存在血液中的完全分化的內(nèi)皮細(xì)胞參與了新血管的形成[5]。1997年Asahara等[6]第一次發(fā)現(xiàn)血液循環(huán)中的內(nèi)皮祖細(xì)胞(EPCs)對(duì)新生血管形成有作用,自此建立了成人血管新生的概念。此后大量實(shí)驗(yàn)表明EPCs能修復(fù)受損血管內(nèi)皮[7],并且可以在缺血肢體中發(fā)揮再生血管的作用[8,9]。這為治療糖尿病肢體缺血帶來(lái)了希望。

EPCs修復(fù)受損血管的過(guò)程包括:組織缺血信號(hào)的傳遞→EPCs從骨髓中釋放入外周循環(huán)→從外周循環(huán)到目標(biāo)組織→分化為成熟內(nèi)皮細(xì)胞。很多標(biāo)志物被用來(lái)作為EPCs和成熟內(nèi)皮細(xì)胞的特征性標(biāo)志如血小板內(nèi)皮細(xì)胞黏附因子1(PECAM-1/CD31)、血管內(nèi)皮生長(zhǎng)因子受體 2(VEGFR2,即KDR或Flk1)等[10]。另外,其它來(lái)源的EPCs也可以分化為成熟的內(nèi)皮細(xì)胞如 Naruse等[11]發(fā)現(xiàn)臍帶血同樣含有EPCs,并且具有比外周骨髓源性EPCs更強(qiáng)的增生能力。

EPCs的功能和數(shù)量受到很多因素的調(diào)節(jié),包括細(xì)胞因子和生長(zhǎng)因子。其中血管內(nèi)皮生長(zhǎng)因子(VEGF)和EPCs的分化增殖有關(guān)[12-14];Bahlmann等[15]發(fā)現(xiàn)促紅細(xì)胞生成素也可以調(diào)節(jié)EPCs的數(shù)量;C反應(yīng)蛋白(CRP)被認(rèn)為是血管修復(fù)過(guò)程中的負(fù)調(diào)控因子[16],不僅下調(diào)EPCs的數(shù)量,也抑制內(nèi)皮細(xì)胞標(biāo)志物的表達(dá),給予CRP后,導(dǎo)致EPCs存在時(shí)間減少,增加 EPCs的凋亡,減少血管新生;研究還發(fā)現(xiàn),雌激素通過(guò)增加EPCs從骨髓的遷移,加速再內(nèi)皮化過(guò)程,從而抑制EPCs的衰老[17];另外,EPCs上瘦素受體的存在,可能會(huì)影響EPCs的功能[18]。他汀類藥物作為一種抑制膽固醇合成的物質(zhì),在動(dòng)物體內(nèi)和體外實(shí)驗(yàn)中被發(fā)現(xiàn)可以增加EPCs的數(shù)量[13]。

在病理情況下,EPCs的數(shù)量和功能會(huì)受到影響。觀察發(fā)現(xiàn)無(wú)論1型還是2型糖尿病病人,不僅EPCs數(shù)量減少,而且功能也減弱[19]。糖尿病持續(xù)高血糖可導(dǎo)致血管新生能力下降、內(nèi)皮功能紊亂、EPCs補(bǔ)充減少[20]。Krkel等[21]研究了血糖對(duì)EPCs功能降低的影響。他們對(duì)來(lái)源于健康捐贈(zèng)者的EPCs進(jìn)行高糖條件下培養(yǎng),發(fā)現(xiàn)EPCs的數(shù)量下降,凋亡率上升,遷移能力受損。Pistrosch等[22]對(duì) 10個(gè)糖尿病患者進(jìn)行檢測(cè)后,也發(fā)現(xiàn)其EPCs的遷移能力是下降的,但是數(shù)量和正常對(duì)照組無(wú)明顯差異。用羅格列酮治療12周后發(fā)現(xiàn)糖尿病組的EPCs數(shù)量和遷移能力改善。對(duì)1型糖尿病患者進(jìn)行觀察時(shí)也發(fā)現(xiàn)類似現(xiàn)象[19]。

以上證據(jù)顯示糖尿病人的肢體潰瘍愈合能力下降是由于骨髓源性EPCs受損所致[23],因此研究人員正在將EPCs運(yùn)用到糖尿病肢體潰瘍的受損血管治療中,以期獲得良好療效[24]。在動(dòng)物實(shí)驗(yàn)中,Asahara等[6]用無(wú)胸腺裸鼠制作了后肢缺血模型,即在裸鼠股動(dòng)脈切除后注射用熒光DiL標(biāo)記的人CD34+的EPCs,6周后發(fā)現(xiàn)這些細(xì)胞組成了毛細(xì)血管。Kalka等[8]給模型鼠注射人EPCs后發(fā)現(xiàn)這些細(xì)胞改善了血管新生區(qū)域的血管形態(tài)。

EPCs在改善肢體血管缺血性疾病方面的效果得到了較為一致的認(rèn)同。但是糖尿病肢體潰瘍的病理過(guò)程是血管缺血病變合并神經(jīng)病變共同導(dǎo)致的。有實(shí)驗(yàn)觀察到糖尿病神經(jīng)病變的神經(jīng)血管網(wǎng)出現(xiàn)中斷[25];Naruse等[11]對(duì)糖尿病神經(jīng)病變小鼠采用體外擴(kuò)增的EPCs進(jìn)行治療,即對(duì)鏈脲佐菌素(STZ)造模小鼠注射人臍帶血分離的EPCs到后肢骨骼肌。與對(duì)照組相比,治療組的神經(jīng)傳導(dǎo)速率和坐骨神經(jīng)血流都得到了改善;另外,注射了EPCs的后肢發(fā)現(xiàn)毛細(xì)血管數(shù)量增多。Jeonq等[26]對(duì)STZ造模的糖尿病鼠后肢注射骨髓源性 EPCs后,發(fā)現(xiàn)其運(yùn)動(dòng)和感覺(jué)神經(jīng)的傳導(dǎo)速率、血流、毛細(xì)血管密度都得到了極大程度的恢復(fù)。證實(shí)注入EPCs可以逆轉(zhuǎn)糖尿病神經(jīng)病變。

以上實(shí)驗(yàn)提示EPCs治療糖尿病肢體潰瘍的機(jī)制不僅僅通過(guò)促進(jìn)血管新生,同時(shí)還能改善外周神經(jīng)病變。

2 纖維原細(xì)胞在糖尿病肢體缺血中的應(yīng)用

糖尿病肢體潰瘍的愈合過(guò)程中,由于蛋白水解酶濃度升高,導(dǎo)致纖維原細(xì)胞對(duì)分裂素反應(yīng)降低及老化纖維原細(xì)胞的復(fù)制能力下降,從而使?jié)冞w延不愈。針對(duì)這一病理特點(diǎn),H an等[27]將健康成人的纖維原細(xì)胞用于有肢體潰瘍糖尿病人的清潔創(chuàng)面后,使病人得到了完全愈合。Marco[28]對(duì)10例糖尿病深度復(fù)雜潰瘍患者采用自體纖維原細(xì)胞體外擴(kuò)增,使之成為膜狀后覆蓋于創(chuàng)面,20周后觀察所有患者的潰瘍均愈合。因而認(rèn)為對(duì)潰瘍創(chuàng)面給予新的有活性的纖維原細(xì)胞可以改善不利于潰瘍恢復(fù)的環(huán)境,縮短糖尿病潰瘍的愈合時(shí)間。H anf t等[29]則對(duì)28例糖尿病足患者用纖維原細(xì)胞起源的真皮進(jìn)行治療,12周后,其愈合率比對(duì)照組明顯增加,說(shuō)明該方法也是安全有效的。

3 骨髓干細(xì)胞治療糖尿病肢體缺血

在我國(guó),目前較多運(yùn)用骨髓干細(xì)胞治療糖尿病肢體潰瘍。許多實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)骨髓干細(xì)胞可促進(jìn)缺血肢體血管新生。Bartsch等[30]對(duì)37例4級(jí)糖尿病足病人應(yīng)用自體骨髓干細(xì)胞移植,通過(guò)對(duì)終點(diǎn)的評(píng)估來(lái)判斷治療的有效性和安全性,結(jié)果證實(shí)這種骨髓干細(xì)胞移植治療是安全有效的。張會(huì)峰等[31]對(duì)57例糖尿病下肢缺血患者使用自體骨髓干細(xì)胞移植也取得了很好的療效。目前對(duì)糖尿病肢體潰瘍患者自體移植骨髓干細(xì)胞的治療方法有兩種,一種是動(dòng)脈內(nèi)注射,即用導(dǎo)管直接將骨髓干細(xì)胞注射到肢體的末梢血管;第二種是大劑量肌肉注射骨髓干細(xì)胞。兩種方法都有良好的臨床作用[30,32]。

4 其它干細(xì)胞治療

另有一些關(guān)于間葉干細(xì)胞治療糖尿病肢體缺血作用的研究。如Vojtassak等[33]報(bào)道了自體移植間葉干細(xì)胞治療糖尿病足的結(jié)果。實(shí)驗(yàn)從骨髓分離間葉干細(xì)胞直接注射到創(chuàng)傷部位后,觀察到潰瘍面明顯縮小,皮膚血管和真皮層厚度也有增加。這為干細(xì)胞治療糖尿病肢體潰瘍提供了新的選擇。

5 小結(jié)和展望

綜上所述,很多實(shí)驗(yàn)都證明干細(xì)胞的確對(duì)糖尿病肢體潰瘍有治療作用,但是關(guān)于這些細(xì)胞的生物學(xué)特征仍不清楚。不同干細(xì)胞治療時(shí)的數(shù)量、劑量及移植途徑等尚在摸索中,且干細(xì)胞治療是否存在遠(yuǎn)期并發(fā)癥甚至增加腫瘤發(fā)生風(fēng)險(xiǎn)等問(wèn)題目前尚未知曉。因此,要讓干細(xì)胞治療成為一種成熟的治療糖尿病肢體潰瘍的方法,還有大量的研究工作需要進(jìn)行。

本文第一作者簡(jiǎn)介:

黃 艷(1982～),漢族,博士研究生,研究方向?yàn)樘悄虿〔l(fā)癥治療

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