干細胞移植治療糖尿病足的研究進展

劉嶺青

(宜春學院 化學與生物工程學院，江西 宜春 336000)

糖尿病足是糖尿病患者不同程度的周圍血管的病變和下肢遠端神經(jīng)的異常，引起足部的感染、潰瘍與深層組織的破壞的一種病變。［1］據(jù)報道，感染是引起糖尿病足患者致殘致死的主要原因，而神經(jīng)性和缺血性所致的感染占45% ～60%，其中25%～44%是神經(jīng)性引起的，10%是缺血性引起的。［2］1999 年Isner 等已提出了“治療性地促進血管形成”的新概念，［3］即將外源性血管新生誘導因子導入缺血局部組織，增強缺血區(qū)局部毛細血管生長，加速側(cè)枝循環(huán)的形成，從而使缺血組織的缺血狀態(tài)得到改善。干細胞具有自我更新、可塑性、多向分化潛能等特點。［4］近年來，國內(nèi)外的學者已經(jīng)開展干細胞移植方法治療糖尿病足和下肢缺血性疾病，取得了較好的臨床治療效果。［5－7］本文就干細胞移植治療糖尿病足的研究現(xiàn)狀進行綜述，以供糖尿病足的臨床治療參考。

1 干細胞移植治療糖尿病足的理論依據(jù)

干細胞是一種具有自我復制能力的“萬能細胞”和多潛能細胞，在一定條件下，多種的功能細胞可以被分化出來，且可以再生多種組織器官和人體。干細胞移植治療糖尿病足就是依據(jù)干細胞的分化潛能特點，利用干細胞可促進患肢血管內(nèi)皮細胞因子的表達以改善患肢血供新生毛細血管生成等。現(xiàn)已有動物實驗與臨床應用研究證實，將骨髓造血干細胞或者外周血造血干細胞移植至糖尿病足患肢后，可分化形成新生的血管，改善患肢的血供。［8，9］干細胞全能的自我更新能力和多向分化成其它細胞的可塑性潛能表現(xiàn)為干細胞經(jīng)過有絲分裂后產(chǎn)生的兩個子代細胞仍然可以保持有干細胞的特性，使干細胞保持在恒定的數(shù)量。［10］然而多向分化的可塑性潛能表現(xiàn)為干細胞在不同調(diào)控系統(tǒng)和微環(huán)境中可以分化為其它的功能細胞，從而修復缺損組織細胞。［11］因此，干細胞移植血管再生技術(shù)又可以稱為細胞性血管搭橋術(shù)。［12］

2 干細胞移植治療糖尿病足的優(yōu)勢

干細胞移植治療糖尿病足無論在理論上還是在實踐中均有其他傳統(tǒng)治療方法不可比擬的優(yōu)勢。

第一，干細胞的來源方便。目前來說可以從多種組織中分離提取出，例如骨髓、臍帶、胎盤、臍帶血、心、肝、脾、牙髓、真皮、脂肪組織等。［13］第二，干細胞可以在不同細胞因子的誘導下分離提取出。第三，多向分化潛能的特點在不同的理化環(huán)境下均適應。第四，干細胞的可塑性好。特別是自體骨髓干細胞移植還不存在排異和倫理的問題，即安全有效又減少患者醫(yī)療費用。第五，在已知的研究中自體干細胞移植短期內(nèi)均未出現(xiàn)明顯不良反應和嚴重不良后果。如此，干細胞移植治療糖尿病足療法操作簡單，療效顯著，且副作用輕微，是值得推廣的一門新技術(shù)。

3 不同來源的干細胞移植治療糖尿病足

目前，用于移植的干細胞主要來源是骨髓、外周血及臍血、臍帶。干細胞移植治療糖尿病足的研究主要以自體干細胞為主，又以自體骨髓干細胞和自體外周血干細胞居多。

3.1 骨髓干細胞移植 在一定條件下，骨髓干細胞可以定向分化為機體功能性細胞，形成所需的組織和器官以代替那些損傷和壞死了的組織和器官以達到治療疾病的目的。［14，15］

3.1.1 自體骨髓干細胞移植動物實驗研究 萬江波等［16，17］以骨髓間充質(zhì)干細胞經(jīng)創(chuàng)緣皮下移植治療大鼠糖尿病足潰瘍，此法促進了大鼠糖尿病足潰瘍的愈合，其早期階段的肉芽組織增厚，創(chuàng)傷組織中的小血管增多、細胞的增殖能力和再生能力增強，以及血管內(nèi)皮細胞生長因子的表達水平明顯增高，愈合效果更佳。在建立大鼠糖尿病足潰瘍大鼠模型的基礎(chǔ)上，應用骨髓間充質(zhì)干細胞分析對比經(jīng)創(chuàng)緣皮下和小腿肌肉移植對大鼠糖尿病足的治療效果及其相關(guān)促愈機制，發(fā)現(xiàn)兩種移植方式均促進了大鼠糖尿病足的愈合，但在愈合的后期，小腿肌肉內(nèi)的移植方式體現(xiàn)出更好的持續(xù)性及高表達VEGF，療效更優(yōu)。

3.1.2 自體骨髓干細胞移植的臨床研究 Procházka V 等［18］在應用自體骨髓干細胞移植治療37 例糖尿病足患者時，評估預防截肢率、傷口愈合和血管生成的程度等，發(fā)現(xiàn)在保肢患者初始趾壓增加后，趾肱指數(shù)增加;O2吸入激發(fā)試驗升高后，經(jīng)皮CO2分壓的組織灌注檢查TcpO2增加，證實了骨髓間充質(zhì)干細胞移植后的組織性好。干細胞可以促進微血管生成和具有抗炎作用，Bartsch Thomas 等［19］利用干細胞的再生潛力治療難治性糖尿病足潰瘍，結(jié)果顯示治療8 周后，潰瘍完全愈合;6 個月后間歇性跛行的距離增加，用靜脈閉塞體積描記法中動脈血液循環(huán)在休息時提高，反應性充血提高。龔振華等［20］應用自體骨髓干細胞移植治療糖尿病足患者，大部分患者冷感、肢體疼痛緩解，間歇性跛行有不同程度的改善，潰瘍明顯好轉(zhuǎn)，踝肱壓指數(shù)改善。

3.1.3 自體骨髓干細胞移植結(jié)合中藥療法的研究甘宇等［21］探討自體骨髓干細胞移植與中藥通脈化瘀湯合用治療糖尿病足的療效及其與血清血管內(nèi)皮生長因子水平的關(guān)系，選擇了80 例因慢性下肢缺血引起糖尿病足潰瘍患者，觀察各項指標，對療效及其與血清VEGF 水平關(guān)系進行評估，發(fā)現(xiàn)自體骨髓干細胞移植技術(shù)配合中藥治療慢性下肢缺血引起糖尿病足潰瘍可以提高療效，不會導致由于血清VEGF 水平長期增高引起的副作用。

3.2 自體外周血干細胞移植 自體外周血干細胞移植患者痛苦小，移植后恢復快，采集的干細胞數(shù)量多。

3.2.1 自體外周血干細胞移植臨床研究 在正常生理情況下外周血干細胞含量很少，需要應用生長因子動員外周血干細胞進行分離純化。重組人粒細胞刺激因子可增加外周血造血干細胞的數(shù)量。李華等［22］對自體干細胞移植治療糖尿病足的治療方案進行了初步的探討，得出應用粒細胞集落刺激因子(5 ～10μg/kg·d)動員，動員后第4、5 天采集干細胞是較理想的動員采集方案并證實了其安全性。徐世民等［23］為了探討自體外周血干細胞移植最佳動員方案及采集時機，同時觀察移植后臨床療效，發(fā)現(xiàn)干細胞獲得的效率與粒細胞集落刺激因子的劑量和動員時間有關(guān)，外周血中CD34+總數(shù)與單個核細胞總數(shù)呈正相關(guān)。表明糖尿病足患者干細胞采集的最佳時機不能單憑動員天數(shù)和外周血白細胞數(shù)

決定，而是由外周血單個核細胞數(shù)CD34+的數(shù)量來決定?；颊咦⑸浜缶植科孛黠@升高，創(chuàng)面滲血增多，創(chuàng)面肉芽生長明顯增快，患者在踝肱指數(shù)、間歇性跛行距離、疼痛等方面的指標均有明顯改善，側(cè)支循環(huán)建立。高雪等［24］探討自體外周血干細胞移植改善糖尿病足缺血態(tài)組織血流的臨床效應中在血管、血液及皮膚3 種組織層面測算肢體局部血流量變效應程度，發(fā)現(xiàn)自體外周血干細胞可促進糖尿病足缺血態(tài)組織部分血管新生和改善下肢的缺血癥狀。王志同等［25］沿雙下肢經(jīng)絡走行路線及雙側(cè)腓腸肌網(wǎng)狀選擇移植點循經(jīng)穴位加倍移植數(shù)量觀察干細胞循經(jīng)穴位法移植治療糖尿病足的臨床療效，發(fā)現(xiàn)所有患者足病變均在3 個月內(nèi)愈合，疼痛、冷感等有了明顯改善，雙下肢感覺神經(jīng)傳導速度和雙下肢踝肱指數(shù)較治療前有了明顯提高。

3.3 臍血干細胞移植 臍血干細胞采集簡單、排斥性低、感染少、組織相容性好而且純凈。臍血資源豐富且其中含有豐富干細胞，與其他來源干細胞相比，臍血干細胞具有更原始、擴增能力更強的特點。

3.3.1 臍血干細胞移植的臨床研究 朱旅云等［26］對23 例糖尿病足病患者行臍血單個核細胞稀釋后雙下肢肌肉內(nèi)注射，結(jié)果顯示移植后患者下肢疼痛明顯緩解、間歇性跛行明顯改善、足部潰瘍愈合、皮膚涼感消失、皮溫升高。踝肱指數(shù)、經(jīng)皮氧分壓較治療前有明顯升高，振動覺閥值、神經(jīng)病變損傷臨床檢查評分、自覺癥狀評分移植后可顯著改變。證明了臍血單個核細胞可以改善糖尿病缺血性病變及周圍神經(jīng)病變的臨床癥狀及客觀指標。

3.3.2 臍血干細胞的動物研究 趙清松等［27］在研究臍血間充質(zhì)干細胞對大鼠糖尿病足潰瘍的修復作用中，發(fā)現(xiàn)大鼠糖尿病足潰瘍組織學變化大，包括新生血管的增生和炎性細胞的增值，鱗狀上皮或復層鱗狀上皮細胞在肉芽組織明顯增加;人類白細胞抗原I 在潰瘍組織RT－PCR 證實，胞角蛋白19 的表達在糖尿病模型大鼠顯著增加;臍血間充質(zhì)干細胞可以專門定位到目標潰瘍組織;細胞角蛋白19可能通過刺激角質(zhì)形成細胞和細胞外基質(zhì)的形成釋放促進潰瘍的上皮組織。Elsharawy Mohamed A等［28］通過評價傷口表面面積，表皮厚度，血管增殖和膠原沉積評價大鼠糖尿病足臍血干細胞移植后療效。結(jié)果平均創(chuàng)面面積的顯著減少，平均表皮厚度增加，血管增殖和膠原沉積增加;臍血來源的CD34+細胞富集處理可降低傷口尺寸，加速表皮愈合，大大加速了血管重建術(shù)的創(chuàng)傷愈合。

3.4 胚胎多潛能干細胞移植 胚胎干細胞是一種強增殖能力、多能性、低分化成熟度的細胞，適用于修復糖尿病足這種混合性病變。劉麗等［29，30］在觀察胚胎多潛能干細胞聯(lián)合硫酸鋅治療糖尿病足的療效中，發(fā)現(xiàn)患者血糖達標速度加快，感染局限速度加快，潰瘍愈合速度加快，下肢供血改善明顯，說明胚胎多潛能干細胞聯(lián)合硫酸鋅治療糖尿病足可有效改善微循環(huán)和神經(jīng)病變，潰瘍愈合時間縮短。胚胎多潛能干細胞移植存在倫理、法律、免疫排斥等方面的影響，限制了其在臨床的推廣應用。

4 討論

干細胞是基因治療領(lǐng)域和組織工程細胞移植的理想靶細胞，干細胞移植技術(shù)在國內(nèi)外開展的實驗中均取得了顯著的成功，為臨床應用干細胞移植治療技術(shù)的有效性和安全性提供了依據(jù)。眾多研究表明干細胞移植治療糖尿病足是一種安全、有效的方法，但其遠期療效如何，還需要多病例的積累與長時間的觀察研究。在過去的研究當中，研究的病例數(shù)還是相對較少且隨訪時間短，缺乏隨機對照雙盲研究。在未來的研究路程中，還需要對干細胞的生物學特性進行重點研究，另外，干細胞移植的手術(shù)指征、移植劑量及頻率、移植時間及途徑、是否具有致瘤性等方面需進行研究，使我國的干細胞移植治療糖尿病足的研究和應用更加深入的發(fā)展，為糖尿病足患者帶來福音。

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