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干细胞治疗1型糖尿病长期效果:6例患者3年内实现胰岛素独立

2022年8月18日,四川省医学科学院联合四川省人民医院在期刊《中国普外基础与临床杂志 》上发表了一篇关于《同种异体胰岛联合自体外周血干细胞移植治疗1型糖尿病:随访3年的临床研究》的临床研究成果。

同种异体胰岛移植治疗1型糖尿病10例及随访观察3年的临床研究

研究结果表明,随访3年,6例患者完全撤除胰岛素治疗,4例患者胰岛素用量较术前减少60%以上。术后血糖稳定维持在正常水平,C肽均在正常范围内,糖化血红蛋白基本正常,肝肾功能稳定维持正常,无胰岛移植并发症发生。

什么是1型糖尿病

糖尿病(DM)是当今全球范围内对人类健康构成重大威胁的一种慢性疾病,其影响广泛且深远,不仅限于血糖水平的异常升高,还包括对全身多个器官系统的微血管造成的损害。

尤其是1型糖尿病(T1DM),这种类型的糖尿病多发于儿童和青少年时期,起病通常非常突然,病情进展迅速。T1DM是由免疫系统错误地攻击并破坏了胰腺中负责生产胰岛素的β细胞所引起的,导致患者体内几乎完全丧失了胰岛素的生产能力。

目前,尽管外源性胰岛素替代疗法能够有效控制1型糖尿病患者的血糖水平,但它并不能完全阻止糖尿病对全身多器官微血管的损害,并且患者在治疗过程中仍然面临酮症酸中毒、低血糖昏迷等严重并发症的风险。

相比之下,胰岛移植作为一种更为直接的方法,自2000年Edmonton方案提出以来,已被视为可能治愈1型糖尿病(T1DM)的有效途径之一。据全球统计数据,至今已实施超过1500例临床胰岛移植手术,术后5年内约有超过一半的受者实现了无需依赖外源性胰岛素的目标。然而,长期随访结果显示,胰岛移植的远期疗效并不尽如人意,许多患者最终还是需要重新开始胰岛素治疗

近年来的研究表明,干细胞疗法具有为移植后的胰岛细胞提供一个有利于定植和存活的微环境的独特优势。基于这一发现,四川省人民医院的研究团队将胰岛移植与自体干细胞疗法相结合,开发了一种新的治疗方法——同种异体胰岛联合自体干细胞移植,旨在提高移植胰岛细胞的存活率及功能持久性,这项研究术后已随访3年,现将3年的研究结果进行报道。

干细胞治疗1型糖尿病长期效果:6例患者3年内实现胰岛素独立

本次研究回顾性收集2017年1月至2019年12月期间我院实施的同种异体胰岛细胞联合(或不联合)自体外周血干细胞移植受者的临床病理资料。

方法:经皮经肝门静脉穿刺方式移植同种异体胰岛细胞联合(或不联合)干细胞,术后采用改良的Edmonton免疫抑制方案,随访3年,分析移植术后受者的胰岛素使用、C肽水平及糖化血红蛋白(hemoglobin A1c,HbA1c)浓度情况。

结果

本次研究共纳入完成同种异体胰岛细胞移植10例,其中单独同种异体胰岛细胞移植(简称单独组)受者5例,同种异体胰岛细胞联合自体外周血干细胞移植(简称联合组)受者5例。(见表1)

表1:2组TIMD受者的基本情况

01.胰岛的分离与纯化结果

所有10例供胰均成功分离出胰岛细胞(见图1),胰岛计数42.5×104~55.0×104IEQ、平均 49.7×104
IEQ;胰岛纯度40.7%~65.0%、平均51.2%;胰岛活性为95.0%~97.2%、平均96.6%;刺激指数为
2.7~5.6、平均4.1。所有胰岛细胞经细菌革兰染色、细菌培养、真菌培养及支原体检测均为阴性。

图1示修剪后的供体胰腺(a)及消化过程中显微镜下所见的胰岛(b,x400)

02.移植胰岛和干细胞数量及胰岛素使用情况

移植胰岛和干细胞使用情况:10例受者的移植胰岛数量和自体干细胞移植数量(见表2)。

  • 移植胰岛数量在单独组为47.0×104~53.0×104IEQ、(50.60±2.51)×104IEQ,在联合组为 42.5×104~55.0×104 IEQ、(48.70±4.76)×104 IEQ。
  • 干细胞移植数量为5.6×107~12.8×107个、(9.2±2.6)×107个。

胰岛素使用情况:10例受者术后在正常饮食下严格控制血糖在7.8mmol/L 以下,其术前(图表中以“0”表示)及术后36个月内不同时间点所需胰岛素用量(见表2和图2a)。

  • 从表2可见,单独组和联合组受者术后第12个月时分别均有3例撤除胰岛素,至术后第36个月时单独组和联合组受者分别有2例和3例撤除胰岛素
  • 从图2a可见,术后不同时间点的胰岛素用量均较术前下降,2组的变化趋势基本一致,在术后12个月内,联合组胰岛素用量呈现出低于单独组的趋势
表2:10例受者移植胰岛和(或)干细胞数量及胰岛素使用情况
图2 示单独组和联合组受者移植前后胰岛素用量(a)、空腹及餐后2hC肽水平(b)及 HbA1c(c)变化情况

03.术后糖代谢情况

术后C肽水平的变化:术后3年内10例患者的空腹和餐后2h的C肽水平(见表3及图2b)。

  • 术后36个月内,10例患者的C肽水平均为阳性(空腹或餐后2h>0.6μg/L)。空腹及餐后2h的C肽水平在术后不同时间点均较术前升高。
  • 空腹C肽水平,单独组在术后第24个月时达最高、联合组于术后第12个月时达最高,然后开始下降,且单独组下降趋势更明显而联合组下降趋势更平稳且逐步上升
  • 餐后2h的C肽水平,2组均于术后第12个月时达最高,然后开始下降,单独组下降趋势更明显而联合组下降趋势更平稳且逐步上升

术后糖化血红蛋白(HbA1c)的变化:术后36个月内10例受者的HbA1c(见表3及图2c)。

  • 术后不同时间点均较术前下降,至术后第6个月后基本维持正常平稳水平,2组的变化趋势基本一致。
表3 10例受者手术前后不同时间点C脑水平及 HbAlc结果

04.糖尿病相关并发症及手术相关并发症情况

  1. 24h尿蛋白变化:在24小时尿蛋白方面,单独组中病例2和4的初始定量分别为2.36g和1.2g,在术后36个月时分别降至1.06 g和0.6g。联合组中,病例8、9和10的初始24小时尿蛋白定量为1.88g、1.0g和1.46g;至术后36个月时,这些数值分别下降至0.5g、小于0.15g和0.82g
  2. 眼底病变改善:眼底病变方面,单独组的病例1和5从术前的Ⅱ级病变在术后36个月时好转至Ⅰ级,而病例2的Ⅳ级病变未见明显改善。联合组中,病例9由术前的Ⅰ级病变恢复至正常,病例8从Ⅳ级好转至Ⅲ级,病例10则从Ⅱ级改善到Ⅰ级。
  3. 手术相关并发症:两组受者在整个住院及随访期间,通过彩色多普勒超声检查均未发现肝脏或门静脉系统的异常,肝肾功能保持正常,且没有出现酮症酸中毒、严重低血糖等症状。此外,术后也未观察到急性排斥反应或感染等移植相关的并发症。

讨论

干细胞在糖尿病领域有临床应用前景,研究证实胰岛与骨髓间充质干细胞联合移植对大鼠T1MD远期疗效,胰岛移植手术有多种优点,自体外周血干细胞也有诸多优势。本研究采用同种异体胰岛联合自体外周血干细胞移植治疗T1MD,术后用改良Edmonton免疫抑制剂方案,结果显示联合组的C肽水平在术后12个月达到峰值,单独组在24个月才达到,且36个月时联合组C肽水平下降不明显,单独组呈下降趋势;术后12个月两组均有3例患者撤除胰岛素,36个月时联合组撤除胰岛素病例多于单独组,且联合干细胞移植未增加免疫排斥反应和不良反应。

联合干细胞移植效果良好可能是因为:

  • ①干细胞增强胰岛β细胞胰岛素分泌功能,通过转移线粒体保证能量代谢、分泌细胞外基质成分影响胰岛生存和功能;
  • ②促进胰岛移植物再血管化,分泌细胞因子通过Wnt信号通路加快血运重建;
  • ③具有较强免疫调节作用,免疫原性低,可调节免疫细胞亚群来调节免疫应答水平;
  • ④调控内质网应激,虽机制尚不明确,但可能通过分泌相关因子减轻内质网应激。

结论

总之,胰岛移植及干细胞移植是近年来糖尿病领域较有研究前景的治疗方式。本次发布的临床研究报告展示了我国科学家们在攻克1型糖尿病难题上取得的重要成就,同时也为全球范围内该病的治疗带来了新的希望。我们期待着后续研究能够带来更加确切的数据支持,从而推动这一前沿技术早日应用于临床实践之中。

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参考资料:

姚豫桐,赖春友,冯天航,等.同种异体胰岛联合自体外周血干细胞移植治疗1型糖尿病:随访3年的临床研究[J].中国普外基础与临床杂志,2022,29(09):1189-1194.

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