干细胞治疗糖尿病的临床研究成果展示
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作者｜东海先生
来源｜间充质干细胞
2010年著名的新英格兰医学杂志发文介绍了中国糖尿病的流行病学情况，糖尿病患者约9千万，40岁以上的发病率超过10%，其中90%为2型糖尿病[1]。
据估计，2019年全球共有9.3%的人口患有这种疾病[2]。另有国际糖尿病联合会预测，到2019年，每11名成年人中就有一人患有某种类型的糖尿病，全球总计近4.63亿人[3,4]。糖尿病给全球带来了巨大的经济负担，估计2015年全球糖尿病成本为1.31万亿美元[5]。
糖尿病患者的主要潜在问题之一是由于慢性炎症、内皮功能受损、自由基增加、多元醇途径增加和蛋白质糖基化导致的心血管风险增加[6-8]。进而引发一系列血管事件，影响大多数组织，是肾衰竭、视力丧失、缺血性心脏病、中风和外周动脉闭塞性疾病的主要原因[9,10]。因此，有专家提出糖尿病本质上属于一种慢性疾病，将来的胰岛β细胞移植有可能治愈糖尿病[11]。
在胰岛β细胞移植技术和产品成熟之前，基于间充质干细胞（MSC）具有消除炎症和促进内源性组织细胞再生的功能，MSC也被研究应用于糖尿病的治疗。
较早时候的动物实验证明，经过体外诱导培养，MSC能分化为分泌胰岛素的β细胞样的细胞，降低糖尿病老鼠的血糖水平[12-14]。随后进一步发现，MSC输注后，改善胰岛β细胞的微环境，比如抑制局部的免疫反应和改善缺血缺氧，能保护胰岛β细胞免受进一步的损伤[15,16]。因此，在MSC治疗糖尿病的临床研究中，MSC存在两种状态：①经过诱导培养，能分泌胰岛素，②不经过诱导培养。目前的临床研究中常用糖化血红蛋白（HbA1c）和胰岛素用量这两个指标来判断MSC治疗糖尿病的疗效[17]。
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1型糖尿病
1型糖尿病属于自身免疫性疾病的一种，由自身的T细胞异常激活，不断攻击胰岛的β细胞，使得β细胞凋亡或坏死，从而引起胰岛素不足而出现高血糖[18]。阻断T细胞对β细胞的破坏和促进β细胞的再生，是治愈1型糖尿病的两个策略，也是1型糖尿病研究的重点方向和巨大的挑战。
9例临床研究评估自体骨髓MSC治疗1型糖尿病的疗效，年龄18-40岁，初诊首治患者，给予自体骨髓(2.1-3.6)x 106/kg MSC外周静脉治疗；在10周和1年后的时间点，治疗组和对照组患者的糖化血红蛋白（HbA1c）和C-肽没有差异[19]。
5例1型糖尿病酮症酸中毒患者接受健康异体骨髓MSC和对症处理，其中MSC静脉输入，按体重1 x 106 MSC/kg；1例患者在3个月内无需依赖胰岛素，2例患者在2年内胰岛素用量减少；MSC治疗有效的患者3年内的糖化血红蛋白（HbA1c）均能维持较低的水平[20]。
28例单纯的1型糖尿病患者纳入一个随机对照双盲临床研究，所有的患者均给与常规基础治疗，其中的15例患者给与2次脐带MSC静脉输入治疗（1.5-3.2 x107 MSC），中间相隔一个月，整个临床研究观察了2年，治疗组糖化血红蛋白（HbA1c）水平低于对照组，而且胰岛素的使用量下降约50%[21]。
5例1型糖尿病患者接受1次自体骨髓MSC（培养3-4周）进行静脉输注，MSC输注量为（95-97）×106。自体骨髓MSC治疗1个月后，胰岛素日剂量水平从63±8.83降至50.2±12.1 U（P=0.064，无统计学差异）；MSC治疗3个月后瘦素水平显著升高（P=0.016）和糖化血红蛋白水平有下降趋势（P=0.84）[22]。
从上述的三个临床研究的报道来看，暂时可以得出一些结论：
①1型糖尿病患者自体骨髓MSC不适合用来自体治疗；
②健康患者的MSC输入治疗可以降低胰岛素的使用量，说明胰岛β细胞的数量或功能得到一定的恢复；
③临床研究例数偏少，各研究对照组病情不一致，治疗方案不一致，导致结果可能出现偏差。因此，这些临床研究的案例并不适合进行meta分析。
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2型糖尿病
动物实验证明了MSC可以治疗II型糖尿病，提高胰岛素和C-肽的分泌量，增强胰岛素的敏感性，降低血糖水平[23,24]。和MSC治疗其他适应症一样，多次注射MSC能维持较长的疗效时间，疗效优于单次注射[24]。
2型糖尿病的发病机制复杂，病情进展到体内胰岛素相对不足之时，需要额外注射胰岛素治疗。目前，MSC治疗2型糖尿病的出发点在于，经过MSC治疗后，患者是否能摆脱胰岛素治疗？当然，治愈糖尿病依然是一个未来的终极目标。MSC治疗2型糖尿病的总体概括见下表。
大部分临床研究均显示，MSC输入治疗后，患者胰岛素的使用量下降比较明显，而且效果能维持数月甚至一年半[25-29]。也有临床研究显示MSC并不能明显地提高2型糖尿病患者胰岛素的敏感性，不能减少胰岛素的使用量[30,31]。下面逐一详细汇报各临床研究的基本情况。
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MSC治疗有效的临床报道
一个安慰剂对照的临床试验，同时比较评价骨髓MSC（1.0 x 106/kg）和骨髓单个核（MNC，1.0 x 109/人）治疗2型糖尿病的疗效；治疗组每组均10例患者，胰腺动脉介入方法单次输注治疗；1年后，MSC治疗组患者的胰岛素使用量减半，但是糖化血红蛋白（HbA1c）和C-肽没有明显变化；MNC治疗组患者的胰岛素使用量也减半，C-肽明显提高，但是糖化血红蛋白（HbA1c）没有明显变化[25]。
61例（18-60岁）2型糖尿病患者随机分为2组，治疗组给予脐带MSC治疗，每月一次，连续2次，外周静脉输入，细胞数为(5.3-8.9)x 107，观察评价时间为3年；MSC治疗组患者的胰岛素使用量同样下降约50%，同时糖化血红蛋白（HbA1c）下降明显，但是1年半以后胰岛素使用量和和糖化血红蛋白（HbA1c）开始缓慢升高；在3年的时间点，治疗组的胰岛素使用量依然低于对照组，但是糖化血红蛋白（HbA1c）已经没有差异[26]。
6例不伴随并发症的难治性胰岛素依赖性2型糖尿病患者（27-51岁），每2周一次，连续2次，给予(0.79-0.95) x 106/kg的脐带MSC外周静脉注射；观察周期为2年，1例患者在3个月、2例患者在6个月摆脱胰岛素治疗，而且C-肽水平随着升高；剩下3例患者的胰岛素使用量在6个月后开始恢复到治疗前的水平，甚至有2例超过之前的用量[27]。
10例胰岛素依赖性2型糖尿病患者（48-82岁），均有严重的心肾血管疾病并发症接受胎盘来源的MSC治疗，每月一次，连续3次，外周静脉输入，(1.22–1.51)x 106/ kg；6个月后，患者体内的胰岛素水平升高，提示胰岛β细胞的功能得到一定程度的恢复，而且4例患者胰岛素的使用量减半，所有患者的糖化血红蛋白（HbA1c）均显著下降[28]。
22例不伴随并发症的2型糖尿病患者（18-70岁），17例同时接受口服降糖药和胰岛素治疗，先给予外周静脉输入脐带MSC，5天后给与胰腺动脉介入方式输入同量的MSC，1 x 106/kg；一个月后，糖化血红蛋白（HbA1c）和C-肽轻微改善，此后至1年的时间内胰岛素用量逐渐减少至一半；虽然胰岛素用量一年内持续下降，但一个月后患者的餐后血糖和糖化血红蛋白（HbA1c）维持稳定水平，HbA1c并不随着胰岛素用量减少而下降，而且治疗前后的空腹血糖没有变化；意外的是，患者体内的CD3+T淋巴细胞和CD4+T淋巴细胞的数量均下降[29]。
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MSC治疗无效的临床报道
一个多中心随机安慰剂对照临床试验，不伴随并发症的2型糖尿病患者，口服降糖药不能稳定血糖，而且使用胰岛素不超过7天；患者单次静脉注射异体骨髓MSC，根据MSC的细胞数不同分为3组，每组均为15例患者，0.3 x 106/kg组、1.0 x 106/kg组、2.0 x 106/kg组；12周内，2.0 x 106/kg组的患者糖化血红蛋白（HbA1c）下降明显，但是其他观察指标没有明显的改变[30]。这是一个高质量的临床研究，但是从结果来看，即使给予高剂量MSC（2.0 x 106/kg）治疗，单次注射不能让2型糖尿病患者明显收益。
18例不伴随并发症的2型糖尿病患者（23-65岁），每2周一次，连续3次，给予(1-3) x 106/kg的脐带MSC外周静脉注射；经过MSC治疗后，18例患者被分为有效组（8例）和无效组（10例）；在有效组中，空腹血糖和餐后血糖有明显改善，但胰岛素使用量略为下降，从0.96到0.78 IU/day/kg（P=0.085），糖化血红蛋白（HbA1c）和C-肽没有明显变化，Treg细胞含量显著升高，但其他淋巴细胞亚群没有明显变化[31]。
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MSC和其他细胞联用
印度的一个研究小组不区分糖尿病的分型，而是直接将11例胰岛素依赖性糖尿病患者纳入研究组（没明确指出是哪型糖尿病，就是这么疯狂！）；先在体外诱导异体脂肪来源的MSC分泌胰岛素，抽取患者骨髓进行造血干细胞培养8天后，通过手术方法，在腹部大网膜静脉注射分泌胰岛素的MSC和造血干细胞（HSC）；同时给与患者200cGY连续5天的放射，以预防细胞输入引发的排异反应（这临床治疗方案也是前无古人后无来者！）；观察了12个月后，9例患者的胰岛素使用量明显下降，2例患者没有明显变化[32]。该研究小组随后进行一个对照临床试验，相同的治疗方案，只是研究比较自体干细胞和异体干细胞治疗1型糖尿病的疗效差异；结果发现自体干细胞治疗的患者C-肽升高明显，而其他的指标都没有差异[33]。
中国的一个研究小组亦开展相似但相对比较简单点的研究方案，即脐带MSC（1.0 x 106/kg）联合自体骨髓单个核（BM-MNC，106.8 x 106/kg）胰腺动脉介入方法单次输注治疗1型糖尿病；1年后，21例患者的糖化血红蛋白（HbA1c）和胰岛素使用量略为下降，分别为HbA1c从平均8.6%降到7.5%，胰岛素的用量从0.9降到0.6 IU/day/kg[34]。
小结
从目前的临床研究的结果来看，“MSC治疗糖尿病”此论断实属不妥，因为暂时还没有严格的临床试验证明MSC可以代替常规降糖药和胰岛素。
但是目前的研究都支持MSC可以应用于糖尿病患者，尤其是2型糖尿病，在一定程度上能保护胰岛β细胞的功能，提高机体对胰岛素的敏感性。有意思的是，脂肪来源的MSC在2型糖尿病大鼠输注后24小时内通过促进肝糖原合成和抑制肝糖原生成而显著降低血糖[35]。
MSC的使用是否能维持血糖的稳定性？MSC的使用能否预防或治疗并发症？这些问题源于前期探索性临床研究，需要在未来的临床研究中解决。
另外，如果在文献中并没提及或证明所用的细胞为间充质干细胞，比如所用细胞为：骨髓干细胞（单个核细胞，MNC），则不给与引用和讨论，因为骨髓干细胞包含多种明显异质的细胞群体，而且所含的MSC数量很少。
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