引用本文： 施静, 姚豫桐, 冯天航, 魏玲玲, 赖春友, 邓绍平, 黄孝伦. 胰岛细胞与骨髓间充质干细胞联合移植治疗糖尿病的进展. 中国普外基础与临床杂志, 2018, 25(5): 635-638. doi: 10.7507/1007-9424.201711040 复制
糖尿病（diabetes mellitus，DM）是一种自身免疫性疾病，能造成机体本身的胰岛素分泌不足，从而引发各种糖代谢综合征（如失明和肾衰竭）。有研究[1]报道，全国有 1.4 亿糖尿病患者，且其发病率有逐年上升的趋势。临床上常用的外源性胰岛素可部分替代胰岛内 β 细胞的功能，但它既不能替代胰岛内其他细胞（α 及 PP 细胞）的功能，也不能减少糖尿病并发症的发生及延缓其发展，且部分患者可出现血糖大幅度波动，治疗效果有限。只有建立内源性的胰岛素分泌系统才能为糖尿病的治疗带来希望[2]。目前，临床上多采用胰岛细胞移植和胰腺移植治疗糖尿病[3-4]。胰腺移植因其手术创伤大、死亡率高、免疫源性大等缺点导致其在临床上的发展受到了很大的限制[5]。胰岛细胞移植手术因具有安全性高、创伤小、可多次重复等优点在临床上备受青睐。有研究者[6-7]对胰岛细胞移植患者随访了3 年，结果发现，胰岛细胞移植治疗糖尿病的安全性高，临床疗效较好。但又有研究[8]表明，胰岛细胞在体内的存活时间不理想，严重影响其远期疗效。骨髓间充质干细胞（bone marrow mesenchymal stem cells，BMSCs）能分泌保护性因子，对机体的免疫反应起调节作用，还具有组织修复功能，能改善局部微环境和胰岛再血管化，能作为移植细胞的来源，缓解免疫反应等问题，近年来引起了广大研究者的重视[9-11]。笔者通过回顾 BMSCs 与胰岛细胞相关的体内外研究文献，总结了 BMSCs 联合胰岛细胞移植治疗糖尿病的可行性。
1 BMSCs 概述
BMSCs 是一种具有多向分化潜能和很强的自我更新能力、能分化成多种功能细胞的干细胞。BMSCs 本身不表达主要组织相容性复合体 Ⅱ（MHCⅡ）及 T 细胞共刺激分子 B7，不表达或低表达主要组织相容性复合体 Ⅰ（MHCⅠ ）。有体外实验[12-14]已经证实，BMSCs 不仅能抑制各种刺激引起的 T 细胞增殖，还能间接抑制 T 细胞并阻止 T 细胞的活化。因此，BMSCs 异体移植可能不会激发免疫排斥反应，且还可诱导非特异性的免疫耐受[15-16]。此外，BMSCs 容易获得，体外分离、培养和纯化较容易，还具有跨越分化潜能[17-18]。已有研究[19]证实，BMSCs 在特定的微环境下能定向分化成各种功能细胞，如在胰腺特定的环境里可分化为胰岛素样细胞，发挥降糖的作用。BMSCs 的能长期存活以及不断自我繁殖的特性，使其成为胰岛素样细胞的潜在来源[20]。研究[21-22]还表明，BMSCs 能改善局部微环境，促进血管再生，对受损组织能起到一定的修复作用；BMSCs 还具有降低免疫原性的特点，能在细胞移植过程中减少排斥反应，与胰岛细胞联合移植用以治疗糖尿病可能会取得更好的疗效。
2 BMSCs 与胰岛细胞联合移植治疗糖尿病的可行性
2.1 BMSCs 诱导分化为类胰岛细胞
Miladpour 等[23]在混有 β 再生液的微环境下成功将 BMSCs 诱导分化成了能分泌胰岛素的类胰岛细胞。此外，有研究[24]结果表明，在一定时期内，移植 BMSCs 后能缓解链脲佐菌素（STZ）诱导的糖尿病大鼠的高血糖症状，并且移植 BMSCs 后大鼠的胰岛细胞功能明显恢复，但移植进入体内的 BMSCs 自身并未表达胰岛素，而是促进了胰岛细胞的再生。Aali 等[25]通过对比移植 BMSCs 与未移植 BMSCs 治疗 STZ 诱导的糖尿病大鼠的效果，发现 BMSCs 移植降低了大鼠的血糖水平，这是因为 BMSCs 移植促进了大鼠的胰岛细胞再生，增加了血清中胰岛素水平，从而起到了降糖的效果。由此可以说明，BMSCs 移植不仅没引起大鼠体内的排斥反应，还能促进大鼠胰岛细胞再生，从而对糖尿病大鼠起到一定的治疗效果。
2.2 BMSCs 与胰岛细胞的体外培养实验
有学者[26]将大鼠的 BMSCs 与胰岛细胞进行了体外共培养实验，结果发现，单独胰岛细胞培养组的胰岛细胞存活率低于胰岛细胞与 BMSCs 共培养组，且胰岛细胞与 BMSCs 共培养组存活胰岛细胞的胰岛素分泌功能并无明显改变。这可能与 BMSCs 分泌的多种生长因子有关，如造血因子、趋化因子、抗菌肽等。这些因子不仅可能对胰岛发挥着局部营养支持的作用，还可能阻碍了胰岛内部炎性细胞的活化。Yanai 等[27]将 BMSCs 与胰岛细胞进行了持续 20 d 的体外共培养实验，发现胰岛细胞在培养 20 d 后依旧保持完整的细胞结构和较高的存活率。这表明胰岛细胞联合 BMSCs 移植具有提高移植成功率的可能。
2.3 BMSCs 与胰岛细胞的体内实验
自 2000 年起，全球有超过 45 个移植中心推广开展了以 Edmonton 方案为基础的胰岛细胞移植治疗。研究[28]结果显示，胰岛细胞移植能较快地恢复糖尿病患者内源性胰岛素的分泌，降低患者的糖化血红蛋白水平，让患者的代谢趋于稳定，降低低血糖的发生率，进而延缓慢性并发症的发生。但其5 年的随访结果并不乐观，有超过 90% 的患者需要长期依赖胰岛素，往往需再次接受移植，其中，最主要的原因可能是移植入体内的胰岛细胞遭到机体免疫排斥而被破坏，影响了移植物的功能和效果[29]。这表明在体内发挥功能的胰岛细胞少，影响了其对糖尿病的治疗效果，如何提高在体内发挥功能的胰岛细胞数量是我们现在要解决的关键问题。
Unsal 等[30]对比了 BMSCs 与胰岛细胞各自单独移植及联合移植对糖尿病大鼠的治疗效果，结果发现，BMSCs 与胰岛细胞联合移植与单独移植比较，血糖浓度下降快，且一直保持在正常水平；同时病理学结果表明，联合移植中存活的胰岛细胞数量最多。另外，Oh 等[31]报道，通过联合移植促进了胰岛的血管再生，可作为糖尿病治疗的又一新方法，这表明 BMSCs 与胰岛细胞联合移植能提高胰岛在体内发挥功能的细胞数量[30-31]。
3 BMSCs 与胰岛细胞联合移植与其他移植方式比较
虽然利用 BMSCs 诱导分化成为胰岛素样细胞，在一方面解决了移植供体匮乏的情况，另一方面也有效地抑制了免疫反应进而避免胰岛再损伤，延长了胰岛素样细胞的存活时间，替代 β 细胞治疗 1 型糖尿病具有潜在的治疗价值[32]，但是在现阶段，仅仅只单纯利用自身 BMSCs 诱导分化成的胰岛素样细胞的数量和功能都不容乐观[33-34]，也达不到很好的治疗效果，只有增加发挥胰岛功能的细胞数量才能更好地治疗糖尿病。
Wu 等[35]将胰岛细胞与骨髓细胞联合移植用于糖尿病大鼠的治疗，结果发现，此方式延长了移植胰岛细胞的存活时间。同年，Ikebukuro 等[36]研究了经门静脉移植胰岛细胞与骨髓细胞治疗糖尿病大鼠的效果，发现其能将血糖控制在正常水平长达1 年。但与 BMSCs 移植相比，单独骨髓移植改变了受体体内的微环境，可能会引起免疫排斥反应，导致机体某些炎症反应或副作用[37]。
此外，Unsal 等[30]在不借助免疫抑制剂条件下，采用胰岛细胞联合 BMSCs 经尾静脉移植，结果能将糖尿病大鼠的血糖控制在正常水平 7 d。Ben Nasr 等[38]采用胰岛细胞联合 BMSCs 经肾包膜移植，发现此方法也能延长胰岛细胞的存活时间，能将大鼠的血糖降低 15 d。由此说明，胰岛细胞联合 BMSCs 可经多种途径移植，且初步发现对糖尿病有较好的治疗效果。
4 BMSCs 与胰岛细胞联合移植的应用
联合移植不仅在动物实验上的疗效可观，在临床实践中，我国福州总医院已经成功地应用肾移植+成人胰岛细胞联合自体 BMSCs 经门静脉移植治疗过 1 例 1 型糖尿病合并尿毒症患者，手术过程顺利，且术后恢复良好[39]。
Ben Nasr 等[38]也证实，胰岛细胞与干细胞联合移植能维持胰岛的结构和功能，提高对高血糖的抵制作用。Grapensparr 团队[40]对胰岛细胞联合干细胞移植的效果也做了研究，发现联合移植不仅对治疗效果起到了很好的作用，也促进了胰岛周围的血管再生，促进了胰岛素的分泌，也证实了联合移植能保护胰岛细胞的形态结构，与 Ben Nasr 等[38]的结果一致。这提示，胰岛细胞与干细胞联合移植有望改善糖尿病患者的远期疗效，给胰岛细胞移植治疗糖尿病扩充了新的路径。但目前国内外的临床应用均为单中心的个案报道，缺乏大规模、多中心的数据以及基础实验证实其有效性，这也是今后努力的方向[40-41]。
5 展望
糖尿病严重危害人类的健康。目前的胰岛素药物治疗方案不能从根本上缓解疾病的发生及发展。虽然目前临床上采用的胰岛细胞移植在糖尿病的治疗上有一定的成效，但因胰岛细胞在体内的存活时间不理想以及排斥反应限制了其的广泛开展。因此，新的糖尿病治疗方案的研究迫在眉睫，而在动物模型上胰岛细胞与 BMSCs 联合移植治疗 1 型糖尿病的效果令人非常鼓舞，相信随着细胞技术的不断成熟，联合移植能为糖尿病的治疗带来新的曙光。
糖尿病（diabetes mellitus，DM）是一种自身免疫性疾病，能造成机体本身的胰岛素分泌不足，从而引发各种糖代谢综合征（如失明和肾衰竭）。有研究[1]报道，全国有 1.4 亿糖尿病患者，且其发病率有逐年上升的趋势。临床上常用的外源性胰岛素可部分替代胰岛内 β 细胞的功能，但它既不能替代胰岛内其他细胞（α 及 PP 细胞）的功能，也不能减少糖尿病并发症的发生及延缓其发展，且部分患者可出现血糖大幅度波动，治疗效果有限。只有建立内源性的胰岛素分泌系统才能为糖尿病的治疗带来希望[2]。目前，临床上多采用胰岛细胞移植和胰腺移植治疗糖尿病[3-4]。胰腺移植因其手术创伤大、死亡率高、免疫源性大等缺点导致其在临床上的发展受到了很大的限制[5]。胰岛细胞移植手术因具有安全性高、创伤小、可多次重复等优点在临床上备受青睐。有研究者[6-7]对胰岛细胞移植患者随访了3 年，结果发现，胰岛细胞移植治疗糖尿病的安全性高，临床疗效较好。但又有研究[8]表明，胰岛细胞在体内的存活时间不理想，严重影响其远期疗效。骨髓间充质干细胞（bone marrow mesenchymal stem cells，BMSCs）能分泌保护性因子，对机体的免疫反应起调节作用，还具有组织修复功能，能改善局部微环境和胰岛再血管化，能作为移植细胞的来源，缓解免疫反应等问题，近年来引起了广大研究者的重视[9-11]。笔者通过回顾 BMSCs 与胰岛细胞相关的体内外研究文献，总结了 BMSCs 联合胰岛细胞移植治疗糖尿病的可行性。
1 BMSCs 概述
BMSCs 是一种具有多向分化潜能和很强的自我更新能力、能分化成多种功能细胞的干细胞。BMSCs 本身不表达主要组织相容性复合体 Ⅱ（MHCⅡ）及 T 细胞共刺激分子 B7，不表达或低表达主要组织相容性复合体 Ⅰ（MHCⅠ ）。有体外实验[12-14]已经证实，BMSCs 不仅能抑制各种刺激引起的 T 细胞增殖，还能间接抑制 T 细胞并阻止 T 细胞的活化。因此，BMSCs 异体移植可能不会激发免疫排斥反应，且还可诱导非特异性的免疫耐受[15-16]。此外，BMSCs 容易获得，体外分离、培养和纯化较容易，还具有跨越分化潜能[17-18]。已有研究[19]证实，BMSCs 在特定的微环境下能定向分化成各种功能细胞，如在胰腺特定的环境里可分化为胰岛素样细胞，发挥降糖的作用。BMSCs 的能长期存活以及不断自我繁殖的特性，使其成为胰岛素样细胞的潜在来源[20]。研究[21-22]还表明，BMSCs 能改善局部微环境，促进血管再生，对受损组织能起到一定的修复作用；BMSCs 还具有降低免疫原性的特点，能在细胞移植过程中减少排斥反应，与胰岛细胞联合移植用以治疗糖尿病可能会取得更好的疗效。
2 BMSCs 与胰岛细胞联合移植治疗糖尿病的可行性
2.1 BMSCs 诱导分化为类胰岛细胞
Miladpour 等[23]在混有 β 再生液的微环境下成功将 BMSCs 诱导分化成了能分泌胰岛素的类胰岛细胞。此外，有研究[24]结果表明，在一定时期内，移植 BMSCs 后能缓解链脲佐菌素（STZ）诱导的糖尿病大鼠的高血糖症状，并且移植 BMSCs 后大鼠的胰岛细胞功能明显恢复，但移植进入体内的 BMSCs 自身并未表达胰岛素，而是促进了胰岛细胞的再生。Aali 等[25]通过对比移植 BMSCs 与未移植 BMSCs 治疗 STZ 诱导的糖尿病大鼠的效果，发现 BMSCs 移植降低了大鼠的血糖水平，这是因为 BMSCs 移植促进了大鼠的胰岛细胞再生，增加了血清中胰岛素水平，从而起到了降糖的效果。由此可以说明，BMSCs 移植不仅没引起大鼠体内的排斥反应，还能促进大鼠胰岛细胞再生，从而对糖尿病大鼠起到一定的治疗效果。
2.2 BMSCs 与胰岛细胞的体外培养实验
有学者[26]将大鼠的 BMSCs 与胰岛细胞进行了体外共培养实验，结果发现，单独胰岛细胞培养组的胰岛细胞存活率低于胰岛细胞与 BMSCs 共培养组，且胰岛细胞与 BMSCs 共培养组存活胰岛细胞的胰岛素分泌功能并无明显改变。这可能与 BMSCs 分泌的多种生长因子有关，如造血因子、趋化因子、抗菌肽等。这些因子不仅可能对胰岛发挥着局部营养支持的作用，还可能阻碍了胰岛内部炎性细胞的活化。Yanai 等[27]将 BMSCs 与胰岛细胞进行了持续 20 d 的体外共培养实验，发现胰岛细胞在培养 20 d 后依旧保持完整的细胞结构和较高的存活率。这表明胰岛细胞联合 BMSCs 移植具有提高移植成功率的可能。
2.3 BMSCs 与胰岛细胞的体内实验
自 2000 年起，全球有超过 45 个移植中心推广开展了以 Edmonton 方案为基础的胰岛细胞移植治疗。研究[28]结果显示，胰岛细胞移植能较快地恢复糖尿病患者内源性胰岛素的分泌，降低患者的糖化血红蛋白水平，让患者的代谢趋于稳定，降低低血糖的发生率，进而延缓慢性并发症的发生。但其5 年的随访结果并不乐观，有超过 90% 的患者需要长期依赖胰岛素，往往需再次接受移植，其中，最主要的原因可能是移植入体内的胰岛细胞遭到机体免疫排斥而被破坏，影响了移植物的功能和效果[29]。这表明在体内发挥功能的胰岛细胞少，影响了其对糖尿病的治疗效果，如何提高在体内发挥功能的胰岛细胞数量是我们现在要解决的关键问题。
Unsal 等[30]对比了 BMSCs 与胰岛细胞各自单独移植及联合移植对糖尿病大鼠的治疗效果，结果发现，BMSCs 与胰岛细胞联合移植与单独移植比较，血糖浓度下降快，且一直保持在正常水平；同时病理学结果表明，联合移植中存活的胰岛细胞数量最多。另外，Oh 等[31]报道，通过联合移植促进了胰岛的血管再生，可作为糖尿病治疗的又一新方法，这表明 BMSCs 与胰岛细胞联合移植能提高胰岛在体内发挥功能的细胞数量[30-31]。
3 BMSCs 与胰岛细胞联合移植与其他移植方式比较
虽然利用 BMSCs 诱导分化成为胰岛素样细胞，在一方面解决了移植供体匮乏的情况，另一方面也有效地抑制了免疫反应进而避免胰岛再损伤，延长了胰岛素样细胞的存活时间，替代 β 细胞治疗 1 型糖尿病具有潜在的治疗价值[32]，但是在现阶段，仅仅只单纯利用自身 BMSCs 诱导分化成的胰岛素样细胞的数量和功能都不容乐观[33-34]，也达不到很好的治疗效果，只有增加发挥胰岛功能的细胞数量才能更好地治疗糖尿病。
Wu 等[35]将胰岛细胞与骨髓细胞联合移植用于糖尿病大鼠的治疗，结果发现，此方式延长了移植胰岛细胞的存活时间。同年，Ikebukuro 等[36]研究了经门静脉移植胰岛细胞与骨髓细胞治疗糖尿病大鼠的效果，发现其能将血糖控制在正常水平长达1 年。但与 BMSCs 移植相比，单独骨髓移植改变了受体体内的微环境，可能会引起免疫排斥反应，导致机体某些炎症反应或副作用[37]。
此外，Unsal 等[30]在不借助免疫抑制剂条件下，采用胰岛细胞联合 BMSCs 经尾静脉移植，结果能将糖尿病大鼠的血糖控制在正常水平 7 d。Ben Nasr 等[38]采用胰岛细胞联合 BMSCs 经肾包膜移植，发现此方法也能延长胰岛细胞的存活时间，能将大鼠的血糖降低 15 d。由此说明，胰岛细胞联合 BMSCs 可经多种途径移植，且初步发现对糖尿病有较好的治疗效果。
4 BMSCs 与胰岛细胞联合移植的应用
联合移植不仅在动物实验上的疗效可观，在临床实践中，我国福州总医院已经成功地应用肾移植+成人胰岛细胞联合自体 BMSCs 经门静脉移植治疗过 1 例 1 型糖尿病合并尿毒症患者，手术过程顺利，且术后恢复良好[39]。
Ben Nasr 等[38]也证实，胰岛细胞与干细胞联合移植能维持胰岛的结构和功能，提高对高血糖的抵制作用。Grapensparr 团队[40]对胰岛细胞联合干细胞移植的效果也做了研究，发现联合移植不仅对治疗效果起到了很好的作用，也促进了胰岛周围的血管再生，促进了胰岛素的分泌，也证实了联合移植能保护胰岛细胞的形态结构，与 Ben Nasr 等[38]的结果一致。这提示，胰岛细胞与干细胞联合移植有望改善糖尿病患者的远期疗效，给胰岛细胞移植治疗糖尿病扩充了新的路径。但目前国内外的临床应用均为单中心的个案报道，缺乏大规模、多中心的数据以及基础实验证实其有效性，这也是今后努力的方向[40-41]。
5 展望
糖尿病严重危害人类的健康。目前的胰岛素药物治疗方案不能从根本上缓解疾病的发生及发展。虽然目前临床上采用的胰岛细胞移植在糖尿病的治疗上有一定的成效，但因胰岛细胞在体内的存活时间不理想以及排斥反应限制了其的广泛开展。因此，新的糖尿病治疗方案的研究迫在眉睫，而在动物模型上胰岛细胞与 BMSCs 联合移植治疗 1 型糖尿病的效果令人非常鼓舞，相信随着细胞技术的不断成熟，联合移植能为糖尿病的治疗带来新的曙光。