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糖尿病治疗新突破!干细胞有望治疗糖尿病导致的血管疾病

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中/科/劲/得

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外周血管疾病(PAD)在糖尿病患者中非常常见,但由于这类疾病只在很严重的时候才会表现出症状,因此很难及时诊断。美国的调查显示,每年都有数千名患者因为PAD没有及时治疗而导致足部溃烂或截肢。我们经常会说糖尿病不可怕,可怕的是它的并发症

根据我国的调查,在糖尿病众多并发症中,糖尿病下肢动脉病变患病率高达21.2%。在糖尿病足溃疡患者中,合并PAD的患者高达70%。不仅如此,严重的PAD还会使患者产生心脑血管疾病的几率升高,调查显示在50岁以上的糖尿病患者中存在一项以上心血管危险因素(如吸烟、高血压、血脂异常、肥胖、既往心脑血管病变史)的,约有五分之一并发有PAD。

随着人民生活水平的提高,糖尿病发病率越发新高。糖尿病并发的外周血管疾病已严重威胁国人健康。严重的下肢动脉病变目前除了接受手术或截肢以外医学上还没有更好的办法。

糖尿病可能在全身上下并发的多种疾病

最近伊利诺伊大学(Universityof Illinois)的一项新研究发现,注入取自肌肉的干细胞可以促使新生血管生长,改善注入组织的血液循环,并提高所注入的肢体的机能。干细胞还诱导了周围组织内基因表达的改变,促进细胞因子释放来减少炎症和促进血液循环。这项研究被发表在著名的《Theranostics》杂志上。

外周血管疾病会使四肢的动脉变窄,对患者造成疼痛,并且因为供氧不足患者的活动能力也会极大削弱。目前外周血管疾病的治疗方案很少,一些药物可以增加四肢的血液供给,但都不是很有效。这种疾病一般医生会建议通过运动来改善,但对于PAD患者来说这是痛苦和困难的,并且其他心血管并发症也可能会使患者无法进行运动。许多患者甚至需要放置血管支架或进行动脉搭桥手术。

目前对于血管疾病的的研究主要放在促进血管形成的各种生长因子上,但效果都不尽如人意。伊利诺伊大学的研究小组重点研究了在动脉狭窄的部位注射干细胞的效果。研究负责人Dobrucki认为血管生成是一个复杂的过程,涉及许多生长因子和关键蛋白之间的相互作用。使用干细胞可以更自然的促进血管生成。干细胞可以自己控制应该释放什么因子,释放多少,什么时候停止,还可以对组织微环境进行反应和改善以优化治疗效果。

研究人员通过外科手术缩窄了一只糖尿病小鼠的股动脉。然后向实验小鼠的腿部注射了从幼鼠的肌肉中提取的MSCs(间充质干细胞)。而对照组则注射了生理盐水。然后他们使用了自主研发的非侵入性成像技术来监测小鼠体内的血流和血管形成。

正电子发射层析成像监测具有缺血性肢体的小鼠血管形成。注射了间充质干细胞的糖尿病小鼠(右)显示出与非糖尿病小鼠(左)类似的血管生成过程。

研究人员观测到MSCs在组织中创造新的血管以补偿受限制的血液流动来促进肌肉的生长。这一成果清楚地证明了MSCs增加血管生成、血液流动和肌肉功能的能力。通过使血管的生长最大化,MSC的移植将可以使PAD患者的组织得到更多的血液以避免病变的发生。这项研究结果表明干细胞治疗可以用于那些不能运动的严重阶段的PAD病人以帮助他们达到可以开始锻炼的水平,或者至少避免截肢。

研究人员还对组织内的基因表达进行了分析,发现在注射干细胞的小鼠中,腿部的基因表达变得与正常小鼠的腿部基因表达几乎相同。他们还发现,与没有注射干细胞的小鼠相比,干细胞激活了小鼠的一些基因来对抗一些糖尿病并发症——例如,与炎症相关的基因被抑制了。

接下来,研究人员希望能够识别出最能治疗PAD的干细胞亚种群,同时也希望能优化提取这些特殊细胞的技术,将这些特殊的细胞从人体脂肪组织和骨骼肌中分离出来。他们还在研究注射后效果的持续时间,以及他们可能触发的免疫反应。最终通过分析干细胞治疗时释放的因子的最优组合,以及释放的介质,可以尝试发展一种非细胞的方法来起到相同的效果。这样就可以直接使用生长因子而非干细胞本身治疗,以避免可能产生的免疫反应,同时也不需要受限于干细胞的提取和使用技术。

这种利用干细胞使机体自主修复的方法将可以治疗之前很多令人束手无策的疾病,同时科学家也可以向干细胞学习他们的‘配方’,以开发更多更廉价更有效的治疗方法。

治疗生下肢动脉病变要早发现、早治疗,对糖尿病治疗及减少并发症的发生具有重要意义,需要获得广泛重视!相信干细胞疗法出现将会给更多的糖友带来福音。

参考文献:

1.Elbert S Huang, Anirban Basu, Michael O'grady. et al. Projecting thefuture diabetes population size and related costs for the us.Diabetescare. 2009;32(12):2225-2229

2. Alain Rivard, Marcy Silver, Dongfen Chen. et al. Rescue ofdiabetes-related impairment of angiogenesis by intramuscular gene therapy withadeno-vegf. Am J Pathol. 1999;154(2):355-363

3、 Zankhana Raval, Douglas W Losordo. Cell therapy of peripheralarterial disease. Circ Res. 2013;112(9):1288-1302

4、Eva Chou, Izumi Suzuma, Kerrie J Way. et al. Decreasedcardiac expression of vascular endothelial growth factor and its receptors ininsulin-resistant and diabeticstates. Circulation. 2002;105(3):373-379

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