干細胞移植在糖尿病治療上的應(yīng)用

1、干細胞治療糖尿病的 原理與現(xiàn)狀,,《Science》于1999年和2000年連續(xù)兩次將干細胞技術(shù)評為世界十大科學(xué)成就之一。,干細胞技術(shù)是醫(yī)學(xué)發(fā)展的未來,干細胞技術(shù)是醫(yī)學(xué)發(fā)展的未來,干細胞治療的原理及應(yīng)用,干細胞的分類 干細胞治療原理 干細胞治療常用細胞種類 干細胞治療的適應(yīng)癥 干細胞治療的常用治療方案,人體是由200多種不同組織約1000萬億個細胞組成的有機體,所有的細胞均起源于一個干細胞——受精卵。,干細

2、胞技術(shù)最顯著的作用： 能再造一種全新的、正常的甚至更年輕 的細胞、組織或器官。,“人體干細胞”是指來源于人體的一群具有自我復(fù)制能力和多向分化潛能的細胞。,什么是干細胞?,干細胞的分類,胚胎干細胞（ESC）經(jīng)誘導(dǎo)的多能干細胞（iPS）成體干細胞 (ASC)造血干細胞（HSC）內(nèi)皮祖細胞 (EPC)間充質(zhì)干細胞（MSC）神經(jīng)干細胞肝臟干細胞脂肪干細胞肌肉干細胞………,8,干 細 胞 技 術(shù) 原 理,,干細胞,,,

3、,,復(fù)制,,,,前體細胞,各種組織細胞,體外人工培養(yǎng)干細胞，利用干細胞構(gòu)建細胞、組織、器官來修復(fù)組織器官將是未來生物醫(yī)學(xué)工程研究應(yīng)用的主要方向。,,目前細胞治療常用的細胞來源,骨 髓：自體，異體 外周血：自體 臍 血：自體，異體 臍 帶： 異體 脂 肪： 自體 其 它： 胎腦、胎胰腺 等等,13,目前細胞治療常用的細胞種類,一：骨髓總有核細胞（NC）

4、 從自體骨髓獲得，去除大部分紅細胞，剩下的全部具核細胞。 其中富含各系血細胞、造血干細胞、造血各系祖細胞、血管內(nèi)皮祖細胞和內(nèi)皮細胞。,14,目前細胞治療常用的細胞種類,二：單個核細胞（MNC） 從自體骨髓或異體臍血中獲得，去除絕大部分紅細胞、血小板、巨核細胞和多核細胞，剩下的單個核細胞。 其中富含胚胎樣多能干細胞、造血干細胞、造血各系祖細胞和血管內(nèi)皮祖細胞。,15,目前細胞治療常用的細胞種類,三：CD34+細胞

5、（HSC & EPC） 從骨髓或臍血單個核細胞中經(jīng)免疫磁珠法分選的表達CD34糖蛋白的細胞。 其中造血干細胞和血管內(nèi)皮祖細胞的純度極高，對實驗室人員操作要求較高。,16,目前細胞治療常用的細胞種類,四：間充質(zhì)干細胞（MSC） 首先分離骨髓、臍帶或脂肪組織的單個核細胞，經(jīng)過培養(yǎng)獲得貼壁細胞群，呈梭形，體型較大，能分化為多種細胞。 其中富含間質(zhì)干細胞、成纖維細胞、巨噬細胞、樹突狀細胞和內(nèi)皮細胞。

6、還殘留少量單個核細胞。對實驗室操作人員要求較高。,17,目前細胞治療的適應(yīng)癥,腦外傷、脊髓外傷性癱瘓后遺癥、 腦發(fā)育不全、癲癇 、腦癱等；帕金森病 、老年癡呆癥、肌營養(yǎng)不良癥 、多系統(tǒng)萎縮癥 、肌萎縮側(cè)索硬化癥、脊髓性肌萎縮、腦梗塞等；,19,目前細胞治療的適應(yīng)癥,股骨頭壞死多發(fā)性硬化、 系統(tǒng)性硬皮病 、紅斑狼瘡、關(guān)節(jié)炎（風(fēng)濕和類風(fēng)濕）心肌梗塞肝硬化、慢性胃炎糖尿病,20,目前細胞治療的適應(yīng)癥,腎內(nèi)科：腎病、尿毒癥婦科：卵

7、巢早衰眼科：視神經(jīng)炎 、視神經(jīng)發(fā)育不良和萎縮、視網(wǎng)膜色素變性新生兒科：缺氧性腦病、新生兒發(fā)育不良、腦癱；,21,必須經(jīng)過多種檢測確保細胞質(zhì)量和安全,1. 細胞染色形態(tài)觀察（瑞氏染色…）2. 活細胞計數(shù)（臺盼藍法…）3. 生長曲線的測定（MTT法…）4. 克隆形成率（colony forming assay）5. 細胞表型（CD34、CD45、CD90、CD105、CD44、CD146、Stro-1、CD200、CD

8、271、SH-2、 SH-3、 SH-4等）分析（流式細胞儀法、免疫組織化學(xué)法）6. 內(nèi)毒素檢測7. 細胞凋亡檢測8. 細胞周期分析9. 核型分析10. 端粒酶活性檢測11. 相關(guān)常見檢測基因（BETA-LAC）12. 裸鼠致瘤性實驗13. 軟瓊脂侵襲實驗14. 體外分化檢測實驗：骨細胞方向、神經(jīng)細胞方向、脂肪細胞方向.,細胞治療的原理,細胞治療的作用機制可能是多方面的：① MSC可產(chǎn)生細胞因子，或

9、通過減少細胞凋亡起到保護作用，對組織功能恢復(fù)發(fā)揮積極作用；例如MSC分泌的特異性神經(jīng)遞質(zhì)及神經(jīng)營養(yǎng)因子，如神經(jīng)生長因子、腦源性神經(jīng)生長因子等神經(jīng)營養(yǎng)因子，可使軸索實現(xiàn)跨膠質(zhì)瘢痕屏障的生長，促進脊髓損傷的修復(fù)；,23,細胞治療的原理,這些旁分泌信號分子可通過刺激血管形成、防止移植基質(zhì)降解和局部細胞凋亡,并可促使內(nèi)源性修復(fù)細胞遷移和歸巢至受損部位，協(xié)同改善組織重塑過程。,24,細胞治療的原理,②此外受損的細胞的恢復(fù)生長還需要周圍的一些正常細

10、胞成為生長信號的生產(chǎn)工廠供其使用，即其必須招募一些保姆細胞，移植入的成纖維細胞和內(nèi)皮細胞即可完成這個任務(wù)，幫助內(nèi)源性殘存組織細胞生長分化。,細胞治療的原理,③ MSC具有免疫調(diào)節(jié)能力，MSC可以降低過度免疫對機體的損壞：抑制DC的抗原遞呈能力；抑制NK細胞毒活性；減輕中性粒細胞的呼吸爆發(fā)；抑制抗原特異性T細胞增殖、CTL細胞毒性和促進調(diào)控性T細胞生成的方式調(diào)控免疫反應(yīng)的強度；能夠?qū)細胞停滯在細胞周期的G0/G1期，抑制由抗免

11、疫球蛋白抗體，IL-2, IL-4等不同刺激引起的B細胞增殖，然而MSC并不會誘導(dǎo)B細胞凋亡，反而會更好的維持B細胞的存活。,26,細胞治療的原理,④ MSC可向內(nèi)皮細胞分化；EPC可向心肌梗死區(qū)歸巢,參與構(gòu)建毛細血管網(wǎng)并分泌血管形成因子,并且本身可以分化為血管內(nèi)皮細胞和平滑肌細胞；具有多分化潛能的MSCs 可增殖并增補EPC，MSC中的EPC可直接參與受損局部血管的形成及損傷修復(fù)過程；,28,細胞治療的原理,⑤干細胞移植后向病變部位

12、組織滲透融合，一些移植的干細胞在新的環(huán)境下分化成功能細胞，替代損傷細胞，達到恢復(fù)組織細胞功能的目的。,29,目前細胞治療常用的回輸方式,一：靜脈回輸（簡單，損傷?。┒壕植孔⑸浼?肉（對改善微循環(huán)/肌張力有明確療效）椎 管腦 室三：經(jīng)脈管介入（療效有待于進一步研究）,30,細胞治療的回輸時間,炎性因子在梗死壞死組織的表達會顯著上調(diào),參與組織的修復(fù)、促進梗死部位的新血管生成與干細胞的歸巢和轉(zhuǎn)分化。強烈的炎癥微環(huán)境影響MS

13、Cs的生存；結(jié)果表明,組織梗死后1周可能是較有利于MSCs歸巢和存活的合適的植入時間。,31,目前細胞治療常用的回輸方式,干細胞治療疾病根據(jù)方式方法的不同每個療程治療1-4次，每次治療間隔5-10天，原則上每個療程間隔的時間是3－6個月，如療效明顯，可視病情連續(xù)做2－3個療程。（每次療程治療可應(yīng)用不同干細胞組合）,32,干細胞注射之后的示蹤研究,許多研究表明移植MSCs療法的療效有限,主要的原因之一是它難以確保足夠數(shù)量的細胞歸巢至病變

14、組織； MSC回輸體內(nèi)的第一步就是向血管內(nèi)皮粘附; MSC具有跨內(nèi)皮細胞游出并進入組織的能力 實驗室動物研究表明，回輸后48小時內(nèi)，肺毛細血管網(wǎng)、腎毛細血管網(wǎng)是MSC粘附最多的部位，肝、脾也有少量細胞發(fā)現(xiàn)。,可能的副作用,其主要副作用為自限性低熱。其它所觀察到的副作用均為1或2級并且具有自限性(包括頭痛、頭暈、惡心、皮疹、搔癢、心動過速)，未有患者出現(xiàn)肺或腎部的癥狀、任何跡象的感染、肝功能衰退或自身免疫失調(diào)反應(yīng)。

15、 潛在的生成腫瘤的風(fēng)險性 椎管和腦室注射應(yīng)考慮到腦壓變化可能引起的副作用。,干細胞與糖尿病,2型糖尿病自然病程與血管病變結(jié)局,,尚在代謝正常狀態(tài) 基因？ 環(huán)境？,,代謝綜合征胰島素抵抗,,,進 展,結(jié) 局,啟 動,心腦血管疾病腎病視網(wǎng)膜病變,血糖,,,胰島素抵抗,β細胞功能,中國膳食文化淵源流長,“五谷為養(yǎng)，五果為助，五禽為益，五菜為充”

16、 ——《黃帝內(nèi)經(jīng)·素問篇》,民以食為天 倉稟實而知禮節(jié)吃出來的血緣 一飯定終身,,動脈硬化概念,任何原因引起的動脈管壁增厚變硬、失去彈性和管腔縮小。,,,,內(nèi)皮細胞,,內(nèi)皮下層,,,內(nèi)彈力板,,內(nèi)膜(止血、血栓形成、血管張力、通透性，動脈粥樣硬化形成部位）,,,中膜（平滑肌構(gòu)成,血管張力）,,外膜（動脈

17、供血和神經(jīng)分布）,,動脈結(jié)構(gòu),,上皮細胞,,病理性動脈硬化,動脈中層鈣化：Monckeberg氏動脈硬化 病理所示在動脈中膜可見紫藍色的鈣化灶，而管腔沒有受累。X線可以發(fā)現(xiàn)中膜鈣化結(jié)節(jié)，但中膜的病灶并不影響血管腔?？床坏矫黠@臨床表現(xiàn)，臨床意義不大。,小動脈硬化 病理所示中層增厚,血管變硬,管腔狹窄。小動脈彌漫性增生病變，其發(fā)生與高血壓和糖尿病有關(guān)。全身細小動脈硬化使許多臟器缺血， 并發(fā)生結(jié)構(gòu)和功能損害，

18、其中對心、腎、腦的影響最為顯著。,,,,動脈粥樣硬化：,,最常見、最重要的一種。主要病理學(xué)標(biāo)志是泡沫細胞的形成，損傷從內(nèi)膜開始，血管壁中有富含脂質(zhì)的斑塊形成，外觀呈黃色粥樣，可造成血管的狹窄，血管中層和外膜也可受累。,動脈粥樣硬化引起的全身疾病表現(xiàn),,頸動脈粥樣硬化,,主動脈粥樣硬化,,內(nèi)臟動脈粥樣硬化,,腦動脈粥樣硬化,,冠狀動脈粥樣硬化,,下肢動脈粥樣硬化,急性腦血管病,,心絞痛心肌梗死缺血性心肌病,,,,主動脈瘤,,血管

19、性癡呆,,夾層動脈瘤,,頑固性高血壓腸系膜動脈血栓,,,間歇性跛行壞疽,,,急性腦血管病,,主要累及大型彈力型動脈（如主動脈）和中型彈力型動脈（冠狀動脈和腦動脈最多）,冠狀動脈粥樣硬化是動脈粥樣硬化的最常見類型，是造成我國成年人死亡的頭號殺手！,顧東風(fēng), Jiang He, 吳錫桂, 等. 中國成人主要死亡原因及其危險因素. 中國慢性病預(yù)防與控制 2006; 14(3):149-154.,,,,內(nèi)皮功能受損,,炎癥反應(yīng)增加,

20、,,平滑肌細胞增殖和遷移形成纖維帽,LDL進入內(nèi)皮下被氧化,巨噬細胞吞噬ox－LDL形成泡沫細胞,斑塊破裂局部 血小板聚集 血栓形成,動脈粥樣硬化的形成,損傷－反應(yīng)學(xué)說認為,LDL是致動脈粥樣硬化的基本因素 內(nèi)皮損傷是關(guān)鍵因素 炎癥反應(yīng)貫穿始終,,血管攝影,彩超,核磁,血管造影,血管造影—診斷下肢PAD的金標(biāo)準(zhǔn)計算機斷層掃描血管成像（CTA）磁共振血管顯像。,正常血管,糖尿病患者的下肢血管造影,血管病變,右側(cè)腓動脈

21、全段閉塞,,,,血管病變,左側(cè)腘動脈全段閉塞,,,,,血管病變,右側(cè)髂動脈自起始部閉塞,,左髂動脈管壁蟲蝕狀,,181例老年糖尿病患者接受ABI檢測,我國糖尿病患者1/4發(fā)生下肢血管病變老年人群高達1/3強,4675例2型糖尿病患者的足背動脈、脛后動脈進行觸診檢查，以搏動明顯減弱或消失為異常,王愛紅，許樟榮，等. 老年醫(yī)學(xué)與保健 2005；11：147－149王愛紅，許樟榮，等. 第四軍醫(yī)大學(xué)學(xué)報 2005；26：1137－1139

22、,24.5%,35.36%,發(fā)生下肢血管病變,發(fā)生下肢血管病變,下肢血管病變是死亡及嚴(yán)重血管事件的風(fēng)險因子,,Curt Diehm,et al. Circulation. 2009;120:2053-2061,6880名老年人（>65）隨訪5年顯示：PAD對死亡及嚴(yán)重血管事件的風(fēng)險比是2.17，高于嚴(yán)重心腦血管病史、性別、糖尿病、吸煙等其他風(fēng)險因素,下肢血管病變越嚴(yán)重?zé)o事件生存率越低,Curt Diehm,et al. Ci

23、rculation. 2009;120:2053-2061,結(jié)果顯示ABI越低則無事件生存率越低,,,,下肢血管病變引起糖尿病變患者肢體遠端與足部缺血，最終可導(dǎo)致缺血壞疽,糖尿病足是糖尿病下肢血管病變的終末階段,Peripheral Arterial Disease in People With Diabetes. 2003 Dec;26(12):3333-41.,,濕性壞疽,糖尿病足臨床表現(xiàn),干性壞疽,混合壞疽,潰瘍和感染,,,,,

24、壞死和截肢,糖尿病下肢PAD的特點,病變廣泛多部位、多節(jié)段病變更遠端，小血管病變并有微血管病變手術(shù)難度大，效果相對差,,Hiatt,W.R.: N Engl J Med, 344(21), 1608, 2001,外周動脈疾病患者的評估和治療流程,MWD：最大行走距離PFWD：無痛行走距離SF-36： Medical Outcomes Short Form 36 questionnaire WIQ ： Walking Imp

25、airment Questionnaire,下肢PAD評估,,,,,,,,,,,,,,年齡50-69歲并吸煙或糖尿病患者年齡大于70歲勞累后腿痛 下肢血管檢查異常冠狀動脈、頸動脈或腎動脈疾病,ABI檢測,0.91 ~ 1.30,? 0.90,> 1.30,脈波容積測定趾端壓力測定多普勒超聲圖像檢查,踏車試驗后檢測ABI,結(jié)果正常:無PAD,結(jié)果異常,運動后ABI正常:無PAD,運動后ABI降低,查找腿部癥狀的其他

26、原因,PAD,Hiatt WR. N Engl J Med, 2001;344(21):1608-21,糖尿病下肢血管病變的治療方案,控制危險因素（基礎(chǔ)治療）降糖調(diào)脂降壓抗血小板治療戒煙下肢缺血的治療（特殊治療）步行鍛煉藥物介入或手術(shù)治療抗凝干細胞,干細胞與糖尿病,糖尿病是一類嚴(yán)重的代謝疾病，正危害著世界上越來越多人口的健康。胰島移植是一種治療糖尿病的有效方法，卻因供體缺乏和移植后免疫排斥問題制約了其廣泛應(yīng)用。

27、 干細胞為具有強增殖能力和多向分化潛能的細胞，是利用細胞替代療法治療重大疾病的細胞來源之一，其中成體干細胞因不存在致瘤性及倫理道德問題而被人們寄予厚望。 成體胰腺干細胞在活體損傷及離體培養(yǎng)條件下均能產(chǎn)生胰島素分泌細胞，肝干細胞、骨髓干細胞和腸干細胞等在特定離體培養(yǎng)條件下或經(jīng)過遺傳改造后也均可產(chǎn)生胰島素分泌細胞，將這些干細胞來源的胰島素分泌細胞移植到模型糖尿病小鼠中可以治療糖尿病。因而，成體干細胞可以為細胞替代療法

28、治療糖尿病提供豐富的胰島供體來源。,干細胞治療糖尿病機制,目前應(yīng)用的干細胞,能夠用分化為胰島β細胞的成體干細胞：胰腺干細胞肝干細胞骨髓干細胞腸干細胞等,國內(nèi)外研究現(xiàn)狀,國內(nèi)外研究現(xiàn)狀,國內(nèi)外研究現(xiàn)狀,美國Oris公司在2010年5月，其開發(fā)的prochymal（異體骨髓來源的間充質(zhì)干細胞）已經(jīng)作為孤兒藥物進行I型糖尿病的治療市場。,各地已經(jīng)建立運行的干細胞研究中心,山東大學(xué)干細胞治療中心 （齊魯醫(yī)院）遼

29、寧省干細胞治療中心 遼寧省人民醫(yī)院吉林省干細胞工程技術(shù)研究中心 吉林大學(xué)湖北省干細胞中心 華中科技大學(xué)江蘇省干細胞庫 江蘇泰州醫(yī)藥城北京大學(xué)干細胞研究中心國家干細胞工程研究中心上海醫(yī)學(xué)轉(zhuǎn)化基地國家干細胞工程技術(shù)研究中心廣東省分中心 暨南大學(xué),

30、對于細胞治療，可參考衛(wèi)生部《醫(yī)療技術(shù)臨床應(yīng)用管理辦法》中第三類醫(yī)療技術(shù)的細胞治療技術(shù)進行管理。,首批允許臨床應(yīng)用的第三類醫(yī)療技術(shù)目錄(第三類醫(yī)療技術(shù)名稱)同種器官移植技術(shù)變性手術(shù)心室輔助裝置應(yīng)用技術(shù)自體免疫細胞（T細胞、NK細胞）治療技術(shù)質(zhì)子和重離子加速器放射治療技術(shù)人工智能輔助診斷技術(shù)人工智能輔助治療技術(shù)基因芯片診斷技術(shù)顏面同種異體器官移植技術(shù),口腔頜面部腫瘤顱頜聯(lián)合根治術(shù)顱頜面畸形顱面外科矯治術(shù)口腔頜面部惡性腫

31、瘤放射性粒子植入治療技術(shù)細胞移植治療技術(shù)臍帶血造血干細胞治療技術(shù)腫瘤消融治療技術(shù)造血干細胞（臍帶血干細胞除外）治療技術(shù)放射性粒子植入治療技術(shù)（口腔頜面部惡性腫瘤放射性粒子植入治療技術(shù)除外）腫瘤深部熱療和全身熱療技術(shù)組織工程化組織移植治療技術(shù),目前細胞治療臨床應(yīng)用的特點: 1 一般采用個體化治療，至今還無經(jīng)國家藥品食品監(jiān)督管理局（SFDA）批準(zhǔn)的、批量生產(chǎn)的上市細胞產(chǎn)品；2 它是某些難治性疾病治療中的一種選擇，有