糖尿病是危害数百万人口身心健康的破坏性疾病。最新研究结果显示：我国18岁以上成人中，糖尿病患病率为9.7%。由于糖尿病患者胰岛功能的改善对延缓并发症的发生尤为重要，因此，借助干细胞移植的方法，在糖尿病患者体内重建内源性胰岛素分泌系统，成为目前再生医学领域中备受关注的研究方向。

 

    一、糖尿病再生用于.的干细胞类型

 

    可分化为胰岛β细胞的干细胞类型包括：胚胎干细胞、成体干细胞、诱导性多能干细胞等。成体干细胞存在于胰腺、骨髓、脐带或脐血、肝、肠上皮、神经上皮、内皮祖细胞等，具有自我更新能力和多向分化潜能。其中研究最多的是骨髓干细胞和脐带/脐血干细胞。

 

    二、胚胎干细胞(embryonic stem cells，ESCs)难以实现临床转化

 

    ESCs具有多向分化潜能和强大的增殖特性。体外培养过程中，人ESCs可转分化为"胰岛样"细胞簇，并随小鼠体内血糖水平的高低而自主分泌胰岛素。借助微囊包埋、miR-375高表达和三维构建等方式，能将ESCs的转分化效率提高至7%。

 

    ESCs具有高致瘤风险、宿主免疫排斥反应明显及伦理学争议强烈等局限性[4]。尽管借助"自杀"基因转入ESCs、海藻酸钠微囊包埋ESCs以及米非司酮诱导酶高表达等方法，可在一定程度上杀伤ESCs诱发的肿瘤细胞，但成功率不高，因此，ESCs临床应用前景并不明朗。

 

    三、诱导性多能干细胞(induced pluripotent stem cells，iPSCs)可望取代ESCs应用于临床

 

    iPSCs的生物学特性与ESCs高度相似，其最大的优势在于：通过从糖尿病患者自身获得特异性iPSCs，可有效避免ESCs移植过程中所面临的免疫排斥反应和伦理学争议。尽管如此，iPSCs技术仍然面临以下问题：(1)低转分化效率(0.01%~0.10%)：借助原癌基因的表达，虽可提高其分化潜能，却增加了致瘤风险性；(2)激活非正常基因：源于iPSCs的胰岛素分泌细胞可能表达某些异常基因，诱发同基因受体发生自身免疫反应。只有有效解决这些问题，才有望推动iPSCs技术的临床转化。

 

    四、自体外周造血干细胞移植(autologous hematopoietic stem cell transplantation,AHSCT)对成人1型糖尿病(T1DM)患者的疗效良好

 

    造血干细胞(HSC)具有极强的自我更新能力与多向分化潜能，可抑制NOD小鼠(自身免疫性T1DM小鼠)体内致病性T细胞而活化调节性T细胞(Treg);降低促炎性细胞因子而增加抗炎性细胞因子水平。同时，HSC可促进内源性胰岛β细胞再生及胰岛局部新生血管形成，由此改善NOD小鼠的胰岛功能。

 

    临床采用AHSCT方案用于.T1DM的根本机制在于：先以大剂量免疫抑制剂(环磷酰胺)摧毁T1DM患者体内"病态"免疫系统后，回输自体HSC重建"正常的"免疫功能，借此逆转胰岛自身免疫反应，修复受损组织。迄今在世界范围内，先后有诸多学者开展了AHSCT用于.成人或儿童T1DM的临床研究。

 

    关于AHSCT用于.T1DM的临床应用，以下几点值得注意：(1)AHSCT对成人T1DM患者的疗效良好，但对于儿童T1DM患者，其疗效并不优于传统胰岛素注射。(2)AHSCT疗效的主要影响因素包括：移植前的病程、发病年龄、空腹C肽水平、胰岛自身抗体阳性数目、血浆肿瘤坏死因子α(TNF-α)水平、酮症酸中毒史以及CD34+细胞输注数量等。其中，移植前空腹C肽、发病年龄和血浆TNF-α水平联合预测移植后病情完全缓解率的准确性可达73.9%。(3)AHSCT免疫清除效应的峰值期为移植后3~6个月，"免疫重建"显现期为移植后12~36个月。其后，T1DM患者机体内环境由移植前的促炎性转化为移植后的抗炎性，诱导机体对胰岛自身抗原产生免疫耐受。(4)AHSCT可能诱发重症感染、性腺或甲状腺机能减退等，如何提高安全性是推动其临床应用的关键。

 

    五、间充质干细胞(mescenchymal stem cells,MSCs)可望用于用于.糖尿病及其并发症

 

    1 MSCs用于.T1DM的疗效机制及临床应用：

 

    人MSCs可来源于骨髓、脐带Wharton胶或脐血、脂肪组织、羊水、牙髓等。其中，人骨髓MSCs(BMMSCs)、脐血间充质干细胞(UCB-MSCs)、脐带Wharton胶MSCs(WJ-MSCs)以及脂肪组织MSCs(AD-MSCs)的应用较为广泛。

 

    MSCs用于.T1DM的主要机制包括免疫调节效应、归巢性和转分化特性。细胞外基质对MSCs的转分化特性尤为重要。有学者将葡聚糖和明胶构建的"三维生物支架"作为"细胞外基质"，成功地将AD-MSCs体外转分化为"胰岛样"细胞团，并呈现出良好的血供及血糖反应性[15]。

 

    体内MSCs是否可转分化为胰岛素分泌细胞，尚存在争议。我们在前期动物研究中发现，归巢至受损胰岛的BM-MSCs与胰岛素阳性细胞的分布完全没有重叠，表明MSCs并未转分化为胰岛素分泌细胞(待发表);胰岛内胰岛素含量增加的主要机制可能在于其免疫调节作用(即抑制CD4+T/CD8+T细胞，增强Treg细胞)。进一步发现，通过增加骨髓MSCs的回输量或者回输频率，在一定程度上可提高MSCs的免疫抑制作用(待发表)。这就提示其对NOD小鼠的抑制效应存在剂量依赖性。

 

    2009年3月至2013年12月，我们于国内率先采用异体BM-MSCs/UCB-MSCs移植用于.了23例T1DM患者，发现异体MSCs移植用于.T1DM患者的总体有效率达70%~80%;异体UCB-MSCs与BMMSCs的临床疗效相似且安全性良好(待发表)。

    迄今，世界范围内已开展了多项采用MSCs用于.T1DM患者的研究(如NCT010-68951、NCT01157-403、NCT01322789、NCT00646724等)。在这些研究中，MSCs类型不一且来源于异体或自体(如BM-MSCs、AD-MSCs、UCB-MSCs等)，移植前患者的病程存在明显差异(3周至10年)，移植途径为体静脉或门静脉输注，随访周期3个月至3年不等，观察指标包括胰岛素用量、糖化血红蛋白(HbA1c)、C肽、淋巴细胞亚型比例及细胞因子浓度等，随访数据显示MSCs作用包括：(1)可调节CD4+/CD8+/Treg细胞之间的平衡，逆转胰岛自身免疫反应;(2)可促进胰岛β细胞的自我再生，显著改善T1DM患者的胰岛功能，预防糖尿病酮症酸中毒(DKA)的发生;(3)回输数目与移植后T1DM患者的C肽水平呈正相关，故其疗效具有剂量依赖性[16,17,18]。

 

    尽管异体或自体MSCs移植是当前T1DM用于.方式中较有前途的新尝试，但是，其临床转化尚面临以下问题：MSCs的体外扩增及分化过程，可能增加其致瘤风险;经体静脉回输的大多数MSCs会在肺脏发生栓塞坏死，由此降低了MSCs向受损胰岛的归巢效率;MSCs疗效持续时间短且个体差异明显。为此，我们已开展了异体MSCs多次输注、联合二肽基肽酶Ⅳ(DPP-4)抑制剂或免疫抑制剂等后续临床研究，以期提高MSCs疗效且推动其临床应用。

 

    2 MSCs与其他类型细胞联合用于.T1DM或2型糖尿病(T2DM)：

 

    近两年，异体MSCs与其他类型细胞(HSC、外周血单核细胞)联合用于.T1DM或T2DM的临床研究受到关注。相较于单一MSCs移植，联合方案可进一步改善晚期T1DM患者的高血糖水平及终末期肾病[19]，并提高T2DM患者的胰岛素敏感性(NCT01415726)[20]，显然拓宽了干细胞用于.糖尿病的应用前景。

 

    3 MSCs用于.糖尿病并发症的临床应用：

 

    异体MSCs在一定程度上可延缓或用于.糖尿病微血管/大血管并发症。如缓解糖尿病痛性周围神经病变、改善阴茎勃起功能、促进糖尿病心肌病的血管再生、减轻心肌细胞凋亡和心室重塑、加快难治性皮肤溃疡的愈合、改善严重周围血管病变患者的缺血症状等[21]。这些疗效可能与MSCs的转分化特性、旁分泌效应及免疫抑制作用等有关。