脐带、脂肪、骨髓间充质干细胞治疗1型糖尿病的优势、局限性与研究结果

1型糖尿病(T1D) 是一种慢性疾病，其特征是由于胰腺β细胞自身免疫性破坏导致胰岛素分泌不足或缺失。由于该疾病常见于儿童，但成人也可患上，因此曾被称为“青少年糖尿病”。据国际糖尿病联合会(International Diabetes Federation) 估计，到2045年，将有7亿成年人患上糖尿病。尽管糖尿病的确切病因尚不清楚，但据推测，遗传因素、环境因素以及接触某些病毒在1型糖尿病的发展中起着一定作用。

迄今为止，外源性胰岛素是1型糖尿病最常见的治疗方法，但它并不能治愈该疾病。胰岛细胞移植和胰腺移植是近年来越来越流行的两种治疗方法，但由于需要高剂量的免疫抑制剂、人类尸体胰岛的稀缺以及胰腺移植需要进行大规模手术，其临床应用可能受到限制。

干细胞因其能够分化成多种细胞类型以及具有再生潜能，成为治疗1型糖尿病的一种极具前景的新型疗法。根据其来源，干细胞可分为四大类，如图1所示。

图1：根据来源对干细胞进行分类

间充质干细胞（MSCs），也称为间充质基质细胞，是非造血来源的多能干细胞。它们可以从多种组织来源提取，包括骨髓、肝脏、肾脏、脂肪组织、尿液、脐带血、脐带组织、华通氏胶、胎盘，甚至子宫内膜组织（月经血来源的子宫内膜干细胞- MenSC）。多种表面标志物，包括CD73、CD90和CD105，可用于鉴定MSCs。由于其能够分化成多种细胞类型，因此可用于修复受损组织。

MSCs因其能够调节纤维化和组织再生以及调节免疫功能，在1型糖尿病（T1D）的治疗中获得了广泛应用。此外，它们还产生多种分泌分子，例如细胞因子和外泌体，这些分子在1型糖尿病（T1D）的治疗中发挥着至关重要的作用。对接受间充质干细胞（MSCs）治疗的动物进行的研究表明，高血糖症显着降低，表现为血清葡萄糖水平下降以及胰岛素和C肽水平升高。此外，MSCs还能恢复正常的血脂水平。在糖尿病大鼠模型中，MSCs降低了肝肾功能标志物的血清水平，表明其对1型糖尿病具有肝肾保护作用。

人们已经发现多种机制在MSC治疗1型糖尿病中发挥作用（图2）。

图2：间充质干细胞的作用机制

间充质干细胞治疗1型糖尿病是一种极具前景的新型治疗策略。这一领域的发现，通过改变细胞命运和构建更高级的细胞结构，推动了再生医学的快速发展。大量研究表明，间充质干细胞治疗1型糖尿病在降低患者空腹血糖、糖化血红蛋白水平，并改善C肽分泌方面发挥着关键作用，同时对于相关的微血管并发症也展现出治疗潜力。然而，间充质干细胞治疗1型糖尿病在临床转化中仍面临一些挑战，包括采集方法的侵入性、细胞增殖速度、其活性随供体年龄增长而下降，以及部分研究中观察到的潜在成瘤风险。因此，亟需开展大规模深入研究，以明确其作用机制，并确定最佳的治疗途径、剂量和时机，从而最大化患者的临床获益。本文将重点探讨脐带、脂肪与骨髓这三种不同来源的间充质干细胞治疗1型糖尿病中的应用，并系统比较其可行性及各自的优缺点[1]。

01、脐带组织来源的间充质干细胞的提取方法及治疗1型糖尿病的优势、局限性和研究结果

脐带组织来源间充质干细胞的提取方法

脐带组织来源的间充质干细胞主要存在于脐带的血管周围区域、皮下内皮以及华通氏胶中。

• 来源与产量：一段约20厘米长的人脐带，平均可以提取出约1×10⁶个UC-MSC，显示出较高的细胞产出效率。

• 核心提取部位：其中，从华通氏胶中分离MSCs是常见且成功的方法。由此获得的UC-MSCs展现出卓越的体外扩增能力，研究表明它们可经历超过80次群体倍增而依然保持活力，未出现衰老迹象或分化能力的明显改变。

• 收集伦理：所有脐带组织均在新生儿分娩后采集，该过程对母婴无任何伤害，且利用了本将被废弃的医疗组织，因此不存在伦理争议。

间充质干细胞治疗1型糖尿病的优势、局限性与研究结果

1. 核心优势

• 低免疫原性：UC-MSCs不表达或低表达主要组织相容性复合体II类分子及CD80、CD86等关键共刺激分子。这使得它们在异体移植时不易被受体免疫系统识别和攻击，因此在进行异种或同种异体移植时，可能无需使用强效的免疫抑制方案，大大降低了治疗的相关风险。

• 强大的增殖与分化潜能：如前所述，UC-MSCs能够在体外大量扩增，并具有被诱导分化为功能细胞的能力。研究已成功将其诱导为胰岛样细胞簇，这些细胞不仅表达胰岛素及Pdx1等β细胞关键基因，移植至糖尿病模型动物体内后，还能显着控制高血糖。

• 多重治疗机制：除了直接分化为胰岛素分泌细胞替换受损的β细胞外，UC-MSCs还能通过免疫调节功能保护患者体内残存的胰岛细胞（临床研究显示可改善新诊断患者餐后C肽水平），并有效治疗糖尿病慢性并发症（如改善动物模型的肾损伤、神经病变和血管性功能障碍）。

• 无伦理争议的来源：源于分娩废弃物的特性，使其成为易于获取且伦理友好的理想细胞来源。

2. 现有局限性

• 疗效的不稳定性：治疗效果可能呈现剂量依赖性，并且并非对所有患者均等有效。例如，临床研究观察到，在青少年发病的1型糖尿病患者中，UC-MSCs治疗未能显著提升C肽水平，暗示患者年龄与疾病阶段可能是影响疗效的关键变量。

• 治疗方案待优化：目前，关于UC-MSCs治疗的最佳细胞剂量、输注频率和治疗周期仍未形成共识，这是未来研究需要重点明确的方面。

• 长期安全性与机制需进一步验证：尽管初步研究显示了良好的安全性，但其长期效应和在人体内的精确作用机制仍需更多、更严谨的临床试验来证实。一些有潜力的联合疗法（如UC-MSCs与白藜芦醇联用），也尚处于动物研究阶段，距离临床转化还有距离。

3. 重要研究结果

• 动物模型：在糖尿病大鼠模型中，移植由人UC-MSCs分化而来的胰岛样细胞簇，实现了显著的高血糖控制。

• 人体临床：对新诊断的1型糖尿病患者重复静脉输注同种异体UC-MSCs后，观察到胰岛功能得到更好的保存，具体表现为餐后C肽水平的显著升高。

• 并发症治疗：临床前研究显示，UC-MSCs能有效改善糖尿病肾病模型的肾功能，并且在与白藜芦醇联合使用时展现出协同保护效应。此外，它们还能通过特定分子机制，帮助糖尿病模型小鼠恢复受损的勃起功能。

综上所述，脐带来源的间充质干细胞凭借其独特的生物学特性，为1型糖尿病及其并发症的治疗提供了充满希望的新策略。然而，要将这一潜力完全转化为成熟的临床疗法，仍需在剂量方案、人群选择和长期随访等方面开展更深入的研究工作。

02、脂肪组织来源的间充质干细胞的提取方法及治疗1型糖尿病的优势、局限性和研究结果

脂肪组织来源间充质干细胞的提取方法

脂肪组织来源的间充质干细胞主要从皮下白色脂肪组织中提取，因其易于获取且采集过程创伤较小，被认为是最具临床意义的来源。

• 提取技术：通常通过脂肪抽吸术获取脂肪样本。虽然该技术不会损害ADSCs的功能，但其涉及的真空过程可能会对成熟的脂肪细胞造成损伤。

• 目标细胞群：所需的干细胞存在于脂肪组织的基质血管成分中，提取后被称为“处理后的脂肪抽吸物”。这些细胞是成纤维细胞样的干细胞，具备在体外分化为脂肪细胞、肌细胞、软骨细胞和成骨细胞等多系细胞的能力。

间充质干细胞治疗1型糖尿病的优势、局限性与研究结果

1. 核心优势

• 来源丰富与获取便捷：与骨髓采集相比，脂肪抽吸术相对无痛，且能从少量组织中获得极高的细胞产量，解决了细胞来源的瓶颈问题。

• 无伦理问题与低致瘤风险：使用ADSCs有效避免了胚胎干细胞所面临的伦理争议，并且与诱导多能干细胞相比，其致瘤风险显著更低。

• 低免疫原性：ADSCs不表达HLA-DR，这一特性使其在进行异体移植时可能无需使用强效的免疫抑制剂，这为1型糖尿病这种自身免疫性疾病的治疗提供了巨大便利。

• 多向分化潜能：研究已证实，ADSCs能够被有效诱导分化为胰岛素分泌细胞，为替代被破坏的胰岛β细胞提供了可能。

2. 现有局限性

• 无法完全摆脱外源性胰岛素：目前的研究表明，移植ADSCs或其分化的胰岛素分泌细胞后，尚无法实现1型糖尿病的彻底治愈，患者通常仍需依赖外源性胰岛素。

• 细胞数量与功能瓶颈：要实现血糖的长期稳定，可能需要更大剂量的功能性胰岛素分泌细胞。因此，如何提高ADSCs分化为IPC的效率，以及如何提升所获细胞的胰岛素分泌能力，是当前研究的重点和难点。

• 技术工艺待优化：从脂肪抽吸到细胞诱导分化的整个流程，仍需进一步标准化和优化，以确保治疗的可重复性与有效性。

3. 重要研究结果

• 临床研究证据：一项2015年的前瞻性临床研究显示，20名1型糖尿病患者在接受自体ADSCs移植后，血糖控制得到改善（表现为糖化血红蛋白、空腹及餐后血糖水平下降），并且C肽水平持续升高，表明其自身胰岛功能有所恢复。研究报道ADSCs与维生素D联合使用，无需免疫抑制即安全有效，可能在诊断初期起到保护β细胞的功能。

• 动物模型证据：在非肥胖糖尿病小鼠模型中，全身性注射ADSCs被证明可以保护胰腺β细胞免受免疫攻击，维持胰岛素含量，延缓糖尿病的发生。移植由ADSCs分化而来的胰岛祖细胞簇后，仅两个月即可观察到胰岛功能和形态的显著改善。

• 并发症治疗：研究表明，ADSCs疗法还能有效减轻糖尿病肾病等慢性并发症，其作用机制与核因子κB通路失活和VEGF-A下调等有关。

综上所述，脂肪组织来源的间充质干细胞因其获取方便、安全性高和具有多重治疗潜力，成为1型糖尿病细胞治疗中一个非常有前景的方向。然而，要将其广泛应用于临床，仍需在细胞剂量、功能优化和长期疗效验证等方面取得进一步突破。

03、骨髓间充质干细胞的提取方法及治疗1型糖尿病的优势、局限性和研究结果

骨髓组织来源间充质干细胞的提取方法

骨髓间充质干细胞源自骨髓，通常通过骨髓穿刺术从髂骨等部位抽取骨髓液获取。作为最早被研究和应用的间充质干细胞，BM-MSCs是骨髓中除造血干细胞外的一类重要成体干细胞。

骨髓间充质干细胞治疗1型糖尿病的优势、局限性与研究结果

1. 核心优势

• 明确的免疫调节与诱导免疫耐受能力：这是BM-MSCs治疗1型糖尿病最核心的优势之一。研究表明，它们不仅能调节异常的T细胞和B细胞功能，更能诱导对自身抗原的免疫耐受，从而从根源上阻止胰岛β细胞的自身免疫性破坏。

• 强大的多向分化潜能：BM-MSCs已被证实能够在体内外分化为有功能性的胰岛素分泌细胞，直接替代被破坏的β细胞。

• 低免疫原性与自体移植可行性：BM-MSCs同样具有低免疫原性。更重要的是，可以进行自体移植（使用患者自身的细胞），这能完全避免免疫排斥反应，安全性高。

• 改善糖尿病并发症：研究证实，BM-MSCs对多种糖尿病并发症（如糖尿病肾病、糖尿病相关的肝损伤、伤口愈合不良及勃起功能障碍）也具有治疗潜力，展现了其多重获益的可能。

2. 现有局限性

• 采集过程具有侵入性：与脂肪或脐带来源相比，骨髓穿刺是一种有创操作，会给供者带来更多不适和创伤。

• 异体移植存在排斥风险：虽然BM-MSCs免疫原性低，但异体移植（使用他人捐献的细胞）仍存在引发免疫排斥反应的风险。

• 细胞数量与活性随年龄下降：BM-MSCs的数量和增殖分化能力会随着供者年龄的增长而显著下降，这可能影响其对老年患者的治疗效果。

• 治疗时机要求高：研究强调，在确诊1型糖尿病后尽早进行干细胞输注至关重要，晚期患者因胰岛功能丧失严重，治疗效果可能有限。

3. 重要研究结果

• 临床研究证据：一项针对伴有糖尿病酮症酸中毒的1型糖尿病患者的研究发现，BM-MSCs输注能够保护患者的β细胞功能。其中一名患者甚至在移植后3个月内实现了不依赖胰岛素治疗。一项I期临床试验表明，通过阴茎海绵体内注射自体BM-MSCs治疗糖尿病性勃起功能障碍，被证明是安全且有效的。

• 动物模型证据：在非肥胖糖尿病小鼠模型中，BM-MSCs移植被证实可以预防胰岛破坏并恢复免疫平衡。在糖尿病大鼠中，BM-MSCs治疗能改善血脂代谢和肝功能，并促进角膜上皮伤口的愈合。

• 创新疗法探索：研究人员正在探索将BM-MSCs作为“载体”进行自杀基因疗法，旨在精准清除导致自身免疫的异常免疫细胞，为根治1型糖尿病提供了全新思路。

综上所述，骨髓来源的间充质干细胞凭借其坚实的科研基础、强大的免疫调节功能以及多器官保护潜力，在1型糖尿病治疗领域占据重要地位。其自体移植的路径尤为安全可行，但采集过程的侵入性和对治疗时机的严苛要求是其临床应用需考虑的关键因素。

表1 比较了源自骨髓、脐带和脂肪组织的 MSC 的特性。

子宫内膜、牙髓和结膜组织来源的间充质干细胞

近期研究表明，月经血来源的子宫内膜干细胞（MenSCs）因其极高的增殖能力、无创的采集方法以及显著的免疫调节活性，在1型糖尿病（T1D）的治疗中具有潜在的应用价值。在T1D小鼠模型中，MenSCs和脐带间充质干细胞（UC-MSC）移植可显著降低血糖和胰岛素水平，并改善肝脏、肾脏和脾脏的形态和功能。

2021年的一项研究发现，MenSCs表达胰岛β细胞基因，如胰岛素（INSULIN）、葡萄糖转运蛋白2（GLUT-2）和神经氨酸酶3 （NGN-3），并具有更强的分化为胰腺细胞的能力。

牙髓间充质干细胞（DP-MSCs）是目前提出的用于治疗1型糖尿病的独特间充质干细胞之一。DP-MSCs来源于脱落的人类乳牙，具有易于获取且对供体损伤小的优点。Mo等人的研究表明，DP-MSCs具有分化为胰岛β细胞的能力；然而，在开展更大规模的研究以确立该方法之前，有必要设计出体内最佳β细胞分化的方案。

一项体内研究表明，在最佳诱导条件下，结膜间充质干细胞（C-MSCs）在二维培养和三维支架中均能有效分化为胰岛干细胞。C-MSCs具有很强的增殖能力、梭形细胞形态和较高的克隆形成分化潜能，且来源广泛。然而，在将C-MSCs作为1型糖尿病（T1D）的成熟疗法之前，仍需开展更大规模的体外研究。

表2列出了所有利用MSC治疗1型糖尿病及其并发症的临床试验（表2）。

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