干细胞移植在糖尿病治疗上的应用

干细胞治疗糖尿病的原理与现状《Science》于1999年和2000年连续两次将干细胞技术评为世界十大科学成就之一。干细胞技术是医学发展的未来干细胞技术是医学发展的未来干细胞治疗的原理及应用干细胞的分类干细胞治疗原理干细胞治疗常用细胞种类干细胞治疗的适应症干细胞治疗的常用治疗方案内群细胞受精卵成人胚胎囊胚全能细胞原生殖细胞多能干细胞人体是由200多种不同组织约1000万亿个细胞组成的有机体,所有的细胞均起源于一个干细胞——受精卵。干细胞技术最显著的作用：能再造一种全新的、正常的甚至更年轻的细胞、组织或器官。“人体干细胞”是指来源于人体的一群具有自我复制能力和多向分化潜能的细胞。什么是干细胞?干细胞的分类胚胎干细胞（ESC）经诱导的多能干细胞（iPS）成体干细胞(ASC)造血干细胞（HSC）内皮祖细胞(EPC)间充质干细胞（MSC）神经干细胞肝脏干细胞脂肪干细胞肌肉干细胞………6干细胞技术原理干细胞复制前体细胞各种组织细胞体外人工培养干细胞，利用干细胞构建细胞、组织、器官来修复组织器官将是未来生物医学工程研究应用的主要方向。目前细胞治疗常用的细胞来源骨髓：自体，异体外周血：自体脐血：自体，异体脐带：异体脂肪：自体其它：胎脑、胎胰腺等等11目前细胞治疗常用的细胞种类一：骨髓总有核细胞（NC）从自体骨髓获得，去除大部分红细胞，剩下的全部具核细胞。其中富含各系血细胞、造血干细胞、造血各系祖细胞、血管内皮祖细胞和内皮细胞。12目前细胞治疗常用的细胞种类二：单个核细胞（MNC）从自体骨髓或异体脐血中获得，去除绝大部分红细胞、血小板、巨核细胞和多核细胞，剩下的单个核细胞。其中富含胚胎样多能干细胞、造血干细胞、造血各系祖细胞和血管内皮祖细胞。13目前细胞治疗常用的细胞种类三：CD34+细胞（HSC&EPC）从骨髓或脐血单个核细胞中经免疫磁珠法分选的表达CD34糖蛋白的细胞。其中造血干细胞和血管内皮祖细胞的纯度极高，对实验室人员操作要求较高。14目前细胞治疗常用的细胞种类四：间充质干细胞（MSC）首先分离骨髓、脐带或脂肪组织的单个核细胞，经过培养获得贴壁细胞群，呈梭形，体型较大，能分化为多种细胞。其中富含间质干细胞、成纤维细胞、巨噬细胞、树突状细胞和内皮细胞。还残留少量单个核细胞。对实验室操作人员要求较高。15目前细胞治疗的适应症脑外伤、脊髓外伤性瘫痪后遗症、脑发育不全、癫痫、脑瘫等；帕金森病、老年痴呆症、肌营养不良症、多系统萎缩症、肌萎缩侧索硬化症、脊髓性肌萎缩、脑梗塞等；17目前细胞治疗的适应症股骨头坏死多发性硬化、系统性硬皮病、红斑狼疮、关节炎（风湿和类风湿）心肌梗塞肝硬化、慢性胃炎糖尿病18目前细胞治疗的适应症肾内科：肾病、尿毒症妇科：卵巢早衰眼科：视神经炎、视神经发育不良和萎缩、视网膜色素变性新生儿科：缺氧性脑病、新生儿发育不良、脑瘫；19必须经过多种检测确保细胞质量和安全1.细胞染色形态观察（瑞氏染色…）2.活细胞计数（台盼蓝法…）3.生长曲线的测定（MTT法…）4.克隆形成率（colonyformingassay）5.细胞表型（CD34、CD45、CD90、CD105、CD44、CD146、Stro-1、CD200、CD271、SH-2、SH-3、SH-4等）分析（流式细胞仪法、免疫组织化学法）6.内毒素检测7.细胞凋亡检测8.细胞周期分析9.核型分析10.端粒酶活性检测11.相关常见检测基因（BETA-LAC）12.裸鼠致瘤性实验13.软琼脂侵袭实验14.体外分化检测实验：骨细胞方向、神经细胞方向、脂肪细胞方向.细胞治疗的原理细胞治疗的作用机制可能是多方面的：①MSC可产生细胞因子，或通过减少细胞凋亡起到保护作用，对组织功能恢复发挥积极作用；例如MSC分泌的特异性神经递质及神经营养因子，如神经生长因子、脑源性神经生长因子等神经营养因子，可使轴索实现跨胶质瘢痕屏障的生长，促进脊髓损伤的修复；21细胞治疗的原理这些旁分泌信号分子可通过刺激血管形成、防止移植基质降解和局部细胞凋亡,并可促使内源性修复细胞迁移和归巢至受损部位，协同改善组织重塑过程。22细胞治疗的原理②此外受损的细胞的恢复生长还需要周围的一些正常细胞成为生长信号的生产工厂供其使用，即其必须招募一些保姆细胞，移植入的成纤维细胞和内皮细胞即可完成这个任务，帮助内源性残存组织细胞生长分化。细胞治疗的原理③MSC具有免疫调节能力，MSC可以降低过度免疫对机体的损坏：A.抑制DC的抗原递呈能力；B.抑制NK细胞毒活性；C.减轻中性粒细胞的呼吸爆发；D.抑制抗原特异性T细胞增殖、CTL细胞毒性和促进调控性T细胞生成的方式调控免疫反应的强度；E.能够将B细胞停滞在细胞周期的G0/G1期，抑制由抗免疫球蛋白抗体，IL-2,IL-4等不同刺激引起的B细胞增殖，然而MSC并不会诱导B细胞凋亡，反而会更好的维持B细胞的存活。24细胞治疗的原理④MSC可向内皮细胞分化；EPC可向心肌梗死区归巢,参与构建毛细血管网并分泌血管形成因子,并且本身可以分化为血管内皮细胞和平滑肌细胞；具有多分化潜能的MSCs可增殖并增补EPC，MSC中的EPC可直接参与受损局部血管的形成及损伤修复过程；26细胞治疗的原理⑤干细胞移植后向病变部位组织渗透融合，一些移植的干细胞在新的环境下分化成功能细胞，替代损伤细胞，达到恢复组织细胞功能的目的。27目前细胞治疗常用的回输方式一：静脉回输（简单，损伤小）二：局部注射肌肉（对改善微循环/肌张力有明确疗效）椎管脑室三：经脉管介入（疗效有待于进一步研究）28细胞治疗的回输时间1.炎性因子在梗死坏死组织的表达会显著上调,参与组织的修复、促进梗死部位的新血管生成与干细胞的归巢和转分化。2.强烈的炎症微环境影响MSCs的生存；3.结果表明,组织梗死后1周可能是较有利于MSCs归巢和存活的合适的植入时间。29目前细胞治疗常用的回输方式干细胞治疗疾病根据方式方法的不同每个疗程治疗1-4次，每次治疗间隔5-10天，原则上每个疗程间隔的时间是3－6个月，如疗效明显，可视病情连续做2－3个疗程。（每次疗程治疗可应用不同干细胞组合）30干细胞注射之后的示踪研究许多研究表明移植MSCs疗法的疗效有限,主要的原因之一是它难以确保足够数量的细胞归巢至病变组织；MSC回输体内的第一步就是向血管内皮粘附;MSC具有跨内皮细胞游出并进入组织的能力实验室动物研究表明，回输后48小时内，肺毛细血管网、肾毛细血管网是MSC粘附最多的部位，肝、脾也有少量细胞发现。可能的副作用其主要副作用为自限性低热。其它所观察到的副作用均为1或2级并且具有自限性(包括头痛、头晕、恶心、皮疹、搔痒、心动过速)，未有患者出现肺或肾部的症状、任何迹象的感染、肝功能衰退或自身免疫失调反应。潜在的生成肿瘤的风险性椎管和脑室注射应考虑到脑压变化可能引起的副作用。干细胞与糖尿病2型糖尿病自然病程与血管病变结局尚在代谢正常状态基因？环境？代谢综合征胰岛素抵抗进展结局启动心脑血管疾病肾病视网膜病变血糖胰岛素抵抗β细胞功能中国膳食文化渊源流长“五谷为养，五果为助，五禽为益，五菜为充”——《黄帝内经·素问篇》民以食为天仓禀实而知礼节吃出来的血缘一饭定终身动脉硬化概念任何原因引起的动脉管壁增厚变硬、失去弹性和管腔缩小。内皮细胞内皮下层内弹力板内膜(止血、血栓形成、血管张力、通透性，动脉粥样硬化形成部位）中膜（平滑肌构成,血管张力）外膜（动脉供血和神经分布）动脉结构上皮细胞病理性动脉硬化动脉中层钙化：Monckeberg氏动脉硬化病理所示在动脉中膜可见紫蓝色的钙化灶，而管腔没有受累。X线可以发现中膜钙化结节，但中膜的病灶并不影响血管腔。看不到明显临床表现，临床意义不大。小动脉硬化病理所示中层增厚,血管变硬,管腔狭窄。小动脉弥漫性增生病变，其发生与高血压和糖尿病有关。全身细小动脉硬化使许多脏器缺血，并发生结构和功能损害，其中对心、肾、脑的影响最为显著。动脉粥样硬化：最常见、最重要的一种。主要病理学标志是泡沫细胞的形成，损伤从内膜开始，血管壁中有富含脂质的斑块形成，外观呈黄色粥样，可造成血管的狭窄，血管中层和外膜也可受累。动脉粥样硬化引起的全身疾病表现颈动脉粥样硬化主动脉粥样硬化内脏动脉粥样硬化脑动脉粥样硬化冠状动脉粥样硬化下肢动脉粥样硬化急性脑血管病心绞痛心肌梗死缺血性心肌病主动脉瘤血管性痴呆夹层动脉瘤顽固性高血压肠系膜动脉血栓间歇性跛行坏疽急性脑血管病主要累及大型弹力型动脉（如主动脉）和中型弹力型动脉（冠状动脉和脑动脉最多）冠状动脉粥样硬化是动脉粥样硬化的最常见类型，是造成我国成年人死亡的头号杀手！顾东风,JiangHe,吴锡桂,等.中国成人主要死亡原因及其危险因素.中国慢性病预防与控制2006;14(3):149-154.内皮功能受损炎症反应增加平滑肌细胞增殖和迁移形成纤维帽LDL进入内皮下被氧化巨噬细胞吞噬ox－LDL形成泡沫细胞斑块破裂局部血小板聚集血栓形成动脉粥样硬化的形成损伤－反应学说认为LDL是致动脉粥样硬化的基本因素内皮损伤是关键因素炎症反应贯穿始终血管摄影彩超核磁血管造影血管造影—诊断下肢PAD的金标准计算机断层扫描血管成像（CTA）磁共振血管显像。正常血管糖尿病患者的下肢血管造影血管病变右侧腓动脉全段闭塞血管病变左侧腘动脉全段闭塞血管病变右侧髂动脉自起始部闭塞左髂动脉管壁虫蚀状181例老年糖尿病患者接受ABI检测我国糖尿病患者1/4发生下肢血管病变老年人群高达1/3强4675例2型糖尿病患者的足背动脉、胫后动脉进行触诊检查，以搏动明显减弱或消失为异常王爱红，许樟荣，等.老年医学与保健2005；11：147－149王爱红，许樟荣，等.第四军医大学学报2005；26：1137－113924.5%35.36%发生下肢血管病变发生下肢血管病变下肢血管病变是死亡及严重血管事件的风险因子CurtDiehm,etal.Circulation.2009;120:2053-20616880名老年人（65）随访5年显示：PAD对死亡及严重血管事件的风险比是2.17，高于严重心脑血管病史、性别、糖尿病、吸烟等其他风险因素下肢血管病变越严重无事件生存率越低CurtDiehm,etal.Circulation.2009;120:2053-2061结果显示ABI越低则无事件生存率越低下肢血管病变引起糖尿病变患者肢体远端与足部缺血，最终可导致缺血坏疽糖尿病足是糖尿病下肢血管病变的终末阶段PeripheralArterialDiseaseinPeopleWithDiabetes.2003Dec;26(12):3333-41.湿性坏疽糖尿病足临床表现干性坏疽混合坏疽溃疡和感染坏死和截肢糖尿病下肢PAD的特点病变广泛多部位、多节段病变更远端，小血管病变并有微血管病变手术难度大，效果相对差危险因素修正停止吸烟LDL-C100mg/dL糖化血红蛋白7.0%血压130/85mmHg血管紧张素转换酶抑制剂抗血小板治疗阿司匹林或氯比格雷外周动脉疾病评估跛行的严重性平板实验MWD和PFWDSF-36和WIQ问卷严重的腿部缺血评估心血管危险因素跛行的治疗监督下运动疗法前列腺素类似物等症状改善症状恶化继续病变的诊断血流动态的诊断多普勒超声磁共振血管造影传统的血管造影血管的再成形血管成形术血管搭桥术Hiatt,W.R.:NEnglJMed,344(21),1608,2001外周动脉疾病患者的评估和治疗流程MWD：最大行走距离PFWD：无痛行走距离SF-36：MedicalOutcomesShortForm36questionnaireWIQ：WalkingImpairmentQuestionnaire下肢PAD评估年龄50-69岁并吸烟或糖尿病患者年龄大于70岁劳累后腿痛下肢血管检查异常冠状动脉、颈动脉或肾动脉疾病ABI检测0.91~1.300.901.30脉波容积测定趾端压力测定多普勒超声图像检查踏车试验后检测ABI结果正常:无PAD结果异常运动后ABI正常:无PAD运动后AB