間充質干細胞治療糖尿病腎病的作用機制

糖尿病腎病 (DN) 是常見的糖尿病 (DM) 微血管并發(fā)癥之一，通常以終末期腎病 (ESRD) 告終。迄今為止，由于DN的臨床治療仍較為復雜，ESRD已成為糖尿病患者死亡的主要原因。

在我國終末期腎病患者中，15%以上為DN。傳統(tǒng)的治療方法包括嚴格控制血糖、血壓，限制蛋白質攝入，維持水電解質及酸堿平衡等，其療效多不理想，不能有效阻止患者病情的進行性惡化，直至腎衰竭。

臨床上迫切需要找到一種治療糖尿病腎病安全有效的新方法。

間充質干細胞（MSCs）具有多分化潛能和旁分泌功能，近年來在細胞治療中引起了廣泛關注。越來越多的關于 MSCs 在 DN 中的機制和治療效果的研究出現了。

間充質干細胞在糖尿病腎病中的治療機制

糖尿病腎病常在糖尿病患者持續(xù)高血糖期間發(fā)生，進而發(fā)展為慢性腎病終末期腎病。高血糖和腎功能障礙都是緩解DN進展的治療靶點。因此，間充質干細胞在糖尿病腎病治療中主要通過兩個途徑發(fā)揮作用，包括控制高血糖和減輕腎損傷。間充質干細胞可通過促進胰島細胞再生、降低胰島素抵抗、改善胰島功能來緩解高血糖，從而減輕高血糖引起的腎損傷。

間充質干細胞還可以通過以下方式直接挽救腎臟損傷多種機制。大量研究表明，MSCs治療通過對抗炎癥、纖維化、細胞凋亡以及促進血管生成來改善腎功能。這些機制中只有一部分已被揭示，而大多數機制仍有待探索。

間充質干細胞通過兩種途徑緩解DN進展：

1. 通過胰島功能恢復、胰島細胞增殖和胰島素敏感性改善來降低血糖。

2. 作用于腎臟炎癥、纖維化，保護腎臟相關細胞，促進血管生成。

間充質干細胞在血糖控制中的作用MSCs在β細胞再生中的作用

MSCs具有強大的β細胞再生潛力。間充質干細胞可以分化成產生胰島素的細胞。

一項臨床試驗表明，WJ-MSCs逐漸降低糖化血紅蛋白水平、空腹血糖水平和空腹血清C肽水平。一項對172名糖尿病患者進行WJ-MSCs治療的六項研究的薈萃分析表明，WJ-MSC移植可以改善T1DM和T2DM的HbA1c%以及C肽水平。

胰島素抵抗中的間充質干細胞

間充質干細胞也參與改善胰島素敏感性。胰島素抵抗是 DM 病理過程中的另一個關鍵點，尤其是在2型糖尿病中。胰島素抵抗導致胰島素敏感性降低，導致血糖難以恢復到正常水平和持續(xù)性高血糖。

間充質干細胞的免疫調節(jié)還通過其他機制參與血糖控制。間充質干細胞通過調節(jié)一些免疫因子和細胞為β細胞生存提供適宜的環(huán)境。布馬扎等人。證明在MSCs處理下T細胞細胞因子發(fā)生了改變，CD4+/Foxp3+和CD8+/Foxp3+T細胞的頻率增加，增強了β細胞功能。

如上所述，MSCs治療可以通過減少炎癥因子、調節(jié)巨噬細胞極化和免疫功能來減輕胰島素抵抗。

胰島功能障礙中的MSC

還有其他證據表明MSCs能夠降低血糖。在DM治療中，特別是對于1型糖尿病，胰島功能障礙是關鍵的治療重點。圍繞胰島移植的傳統(tǒng)治療已經研究了幾十年，但結果是不可預測和模棱兩可的。值得注意的是，新研究表明，間充質干細胞可以提高移植胰島的功能和存活率。

一項研究還發(fā)現，MSCs與胰島共同移植可增強葡萄糖穩(wěn)態(tài)。此外，MSCs對胰島的這種治療效果可以在缺氧前的條件下得到改善。這些結果表明，間充質干細胞有利于改善胰島功能，提示間充質干細胞治療可作為高血糖恢復的前景。

間充質干細胞在腎損害中的作用

DN治療中的高血糖控制和胰島細胞保護是延緩糖尿病引起的腎損害的有效方法。然而，對腎功能的直接保護和修復具有更大的意義和效率。研究表明，間充質干細胞可以調節(jié)免疫環(huán)境，減少纖維化形成，促進血管生成。此外，這些過程中的大多數是通過外泌體介導的旁分泌功能完成的，這表明外泌體在腎功能恢復中發(fā)揮著關鍵作用。

間充質干細胞在抗炎和抗纖維化中的作用

目前認為DN的發(fā)病機制是多因素的，其中炎癥似乎與DN過程相關，導致代謝紊亂。越來越多的關于炎癥細胞浸潤以及DN發(fā)病機制中促炎細胞因子分泌的研究為DN治療提供了線索。

間充質干細胞直接調節(jié)免疫細胞遷移和過濾，從而減少炎癥激活。眾所周知，巨噬細胞在炎癥過程中起重要作用，大量研究集中在巨噬細胞上。已經證明MSCs衍生的HGF抑制MCP-1表達以防止巨噬細胞浸潤。

總之，MSCs通過影響免疫細胞過濾來抑制炎癥反應。此外，EMT 和纖維化過程與DN中MSCs的抗炎作用一起延遲。

間充質干細胞在足細胞保護中的作用

足細胞被認為是腎臟過濾膜結構的第三層，防止尿液中的蛋白質流失。研究表明，在持續(xù)的高葡萄糖刺激下，足細胞減少，從而導致白蛋白尿，進而損害腎功能。因此，足細胞損傷是糖尿病腎臟明顯的病理現象。

多項研究發(fā)現，MSCs注射和移植可以減少白蛋白尿并改善腎功能，這表明MSCs可以保護足細胞免受功能障礙和損傷。

總之，MSCs治療可以減輕足細胞氧化應激以及足細胞死亡，從而挽救腎功能障礙并減緩DN進程。

間充質干細胞在促血管生成中的作用

組織修復和新血管生成是腎臟修復的另一個重要過程。研究人員發(fā)現，含有MSCs分泌因子的培養(yǎng)基可以誘導血管生成。

已發(fā)現人胚胎MSCs可以挽救CKD大鼠的血管損傷，研究人員認為MSCs的條件培養(yǎng)基可能有助于保護血管損傷。

MSCs衍生的外泌體在DN中的作用

外泌體是幾乎所有類型細胞分泌的囊泡，已被證明在DN的MSC 治療中發(fā)揮重要作用。MSCs衍生的外泌體通過前面提到的方面參與緩解DN進展，包括高血糖控制和腎功能保護。

間充質干細胞治療DN的局限性和潛力MSCs治療的局限性

間充質干細胞在腎功能緩解方面表現出優(yōu)異的治療效果，為新型 DN治療提供了理想的前景。然而，由于幾個原因，將MSCs治療從工作臺傳遞到床邊的進展非常緩慢。MSCs的數量和質量是臨床應用具挑戰(zhàn)性的。

對于數量，盡管MSCs分離和擴增成非克隆基質細胞群的程序已根據國際細胞與基因治療學會 (ISCT) 標準化，但來自不同供體甚至不同組織的MSCs具有不同的增殖率和能力。同時，每個非克隆的MSCs群體可能含有不同比例的干細胞，這可能會影響總群體的生物學特性。

就質量而言，MSCs離體擴增不可避免地導致細胞衰老，這將降低 MSCs的能力，包括分化能力、遷移能力以及再生能力。另一個必須考慮的問題是MSCs移植的安全性。

間充質干細胞治療糖尿病腎病的潛力

如上所述，來自不同供體的具有不同能力的MSCs，來自健康人的MSCs的能力優(yōu)于來自患者的MSCs。雖然具有較少免疫排斥的自體MSC顯示出比其他個體的MSC更好的潛力，這與自體MSC的再生和功能受損相矛盾。

因此，一些研究集中在MSCs修飾和共培養(yǎng)，以提高MSC在細胞治療中的能力。已發(fā)現用特定物質和生長環(huán)境預處理MSCs可增強MSCs在DN中的治療效果。

未來研究方向

糖尿病患病率的增加和較低的治療效果使腎功能受損不可避免。同樣，糖尿病的無效治療往往以慢性腎病和終末期腎病告終，導致腎移植甚至死亡。間充質干細胞的細胞療法為糖尿病和糖尿病腎病帶來了前瞻性的治療方法。據報道，間充質干細胞參與糖尿病腎病中的血糖降低、抗炎、抗纖維化、足細胞保護和促血管生成過程。此外，研究人員研究了間充質干細胞治療的機制，發(fā)現外泌體在間充質干細胞治療效果中起重要作用。

然而，腎損傷經常伴有間充質干細胞功能的損害，導致自體間充質干細胞的治療效果降低。在這種情況下出現了有關間充質干細胞功能恢復的研究。間充質干細胞功能恢復涉及臨床藥物、激素等因素通過提高間充質干細胞的生長和分泌能力。

盡管間充質干細胞治療在臨床應用中面臨一些挑戰(zhàn)，但間充質干細胞憑借多種緩解糖尿病腎病的機制，成為了糖尿病腎病治療的熱點研究方向，相信不久的將來干細胞療法為糖尿病腎病治療提供了光明的未來。