From islet cell transplantation to pancreatic stem cell transplantation in the treatment of diabetes

doi:10.3969/j.issn.2095-4344.2013.18.022

Abstract

Abstract:

BACKGROUND: Islet cell transplantation and pancreatic stem cell transplantation are the research focus in the treatment of diabetes, and they are the most promising approaches.
OBJECTIVE: To explore the feasibility, advantages, problems and solution methods of islet cell transplantation and pancreatic stem cell transplantation in the treatment of diabetes.
METHODS: Relative experiments and clinical researches on islet cell transplantation and pancreatic stem cell transplantation for the treatment of diabetes were collected to analyze the experimental data. The influencing factors of islet cell transplantation and pancreatic stem cell transplantation in the treatment of diabetes were analyzed, and the advantages and disadvantages of islet cell transplantation and pancreatic stem cell transplantation in the treatment of diabetes were studied from the cell levels and molecular biology.
RESUTLS AND CONCLUSION: Islet cell transplantation for the treatment of diabetes is limited with donor shortage, while pancreatic stem cell transplantation can solve the donor shortage, but the research on pancreatic stem cell transplantation is limited in animal experiments. Extensive clinical study can be conducted on the basis of the identification of specific markers of pancreatic stem cells, as well as the methods and techniques that can induce the relative stem cells to differentiate into pancreatic stem cells.

Key words: organ transplantation, organ transplantation review, cell transplantation, islet cell transplantation, pancreatic stem cell transplantation, cell regeneration, diabetes, induced differentiation, pancreas, beta cells, autologous transplantation, allograft, immune tolerance, immunosuppression, immune rejection, in vitro culture

CLC Number:

R318

Wang Hong, Li Jin-cheng, Li Zheng, Sun Hai-feng, Yin Hui. From islet cell transplantation to pancreatic stem cell transplantation in the treatment of diabetes[J]. Chinese Journal of Tissue Engineering Research, 2013, 17(18): 3389-3396.

Figures/Tables 2

2 胰岛细胞核胰腺干细胞移植治疗糖尿病的相关研究以及影响因素资料来源：①胰岛细胞移植和胰腺干细胞移植治疗糖尿病研究的相关文献[27-28]，研究文献范围1990至2011年，检索词为“细胞移植(Cell transplantation)；胰岛细胞移植(Islet cell transplantation)；胰腺干细胞移植(Pancreatic stem cell transplantation)；糖尿病(Diabetes)；诱导分化(Induced differentiation)；免疫耐受(Immune tolerance)；免疫排斥反应(Immune rejection)”，选取文献32篇[31-62]。纳入标准：①胰岛细胞移植治疗糖尿病的相关研究。②胰腺干细胞在糖尿病治疗中的应用相关研究。③胰岛细胞移植的临床免疫问题相关研究。④胰岛细胞移植中的非特异性炎症反应的相关研究。⑤胰腺干细胞移植标记物的相关研究。排除标准：①排除综述及循证医学类型的文章。②重复性研究类型文献。分析指标：①胰岛细胞移植治疗糖尿病的的实验与临床研究。②胰腺干细胞移植治疗糖尿病的实验研究。③移植部位对胰岛细胞移植治疗糖尿病的影响。④移植数量对胰岛细胞移植治疗糖尿病的影响。⑤胰腺干细胞标志物对干细胞移植治疗糖尿病的影响。⑥胰岛细胞移植与胰腺干细胞移植治疗糖尿病面临的问题及对策。 2.1 国内外关于胰岛细胞移植治疗糖尿病的实验与临床研究胰岛细胞移植治疗糖尿病已有近百年的历史[29]。加拿大科学家报道的新型胰岛细胞分离纯化技术和无激素免疫抑制方案，使成人胰岛细胞移植的临床应用成为可能[30]。是作为1型糖尿病治疗最有前景的方法之一，已经取得重要进展。国外关于胰岛细胞移植治疗糖尿病已有很多研究。国外部分关于胰岛细胞移植治疗糖尿病的实验与临床研究:"

在中国，从2000年开始解放军南京军区福州总医院与上海市第一人民医院联合攻关，进行成人胰岛细胞分离与临床移植的研究。据统计到2007年为止[37]，中国开展成人胰岛细胞移植报道的有：解放军南京军区福州总医院和上海市第一人民医院开展成人胰岛细胞移植共7例，哈尔滨医科大学第一临床医学院卫生部细胞移植重点实验室开展了1例成人胰岛与胚胎胰组织混合移植，无锡市第一人民医院开展了1例肝脏移植与未纯化成人胰岛组织联合移植，中南大学附属湘雅三医院开展了1例猪胰岛细胞移植等。然而无论是异种来源的胰岛细胞还是手工分离的同种异体胰岛细胞移植，其临床应用效果均不理想。究其原因有很多，胰岛细胞移植活性、良好胰岛细胞数量及其存活是影响胰岛细胞移植成功的关键，另外一个主要原因是供体不足，远远不能达到胰岛细胞移植所需胰岛的来源，供体来源的不足严重影响了胰岛细胞移植的发展，寻找胰岛细胞新来源成为全球糖尿病研究的热点之一[38-39]。 2.2 胰腺干细胞移植治疗糖尿病的实验研究进展胰腺干细胞移植主要是针对胰岛细胞移植数量不足而进行的一种体外诱导扩增的方法，即将胰腺干细胞进行分离培养并传代，在体外多种细胞因子的诱导和抑制的作用下，快速增殖并具有多向分化潜能，同时能分化形成胰岛α和β细胞，再进行体内移植。具有多分化潜能、在合适的外源性刺激条件下可分化形成胰腺内外分泌组织的细胞称为胰腺干细胞，应用不同来源胰腺干细胞移植治疗糖尿病也已有很多相关研究。以胚胎干细胞进行的研究，Soria等[40]研究发现在小鼠胚胎干细胞中诱导分化出胰岛β样细胞，并在糖尿病小鼠体内移植这种细胞，“治愈”小鼠糖尿病达1年以上。以胰腺导管干细胞进行的研究，宋振顺等[41]研究发现成人胰腺的导管上皮具有干细胞潜能,并可在体外转分化为大量具有内分泌功能的胰岛。用此方法获胰腺导管干细胞，将其转化分为胰岛细胞获得成功。以巢素蛋白阳性的胰岛前体细胞进行的研究，Zulewski等[42]发现在人及大鼠胰腺中确实有这种前体细胞存在，并且这种前体细胞还表达巢素蛋白，并可由巢素蛋白阳性的胰岛前体细胞诱导分化得到胰腺干细胞。以人体可增殖性胰岛细胞进行的研究，Macfarlane等[43]从来源于婴儿期持续高胰岛素低血糖患儿的新生期胰岛中分离到可增殖的胰岛素分泌细胞，这些细胞的胰岛素分泌可受葡萄糖诱导。以通过转分化得到胰岛素分泌细胞进行的研究，Ferber等[44]将含有胰十二指肠同源异型盒基因和巨细胞病毒启动子的重组腺病毒注入鼠尾静脉后，检测到胰十二指肠同源异型盒基因主要在肝脏表达，这表明一部分肝细胞在外源性基因的作用下可能发生转分化而表达胰岛素。 2.3 影响胰岛细胞移植治疗糖尿病的相关因素分析 2.3.1 移植部位制约胰岛细胞移植治疗糖尿病广泛应用的因素，除胰岛细胞供体不足和难以解决的排斥反应外，缺乏理想的移植部位也是影响胰岛细胞移植的重要因素。理想的胰岛细胞移植部位应安全、方便、血供丰富、植入细胞易于成活并发挥功能、可逃逸免疫反应[45]。目前除了常用部位外，脑室或蛛网膜下腔及睾丸组织中缺乏免疫活性细胞，免疫反应微弱，通常认为是“免疫特惠部位”[46]，是胰岛细胞移植的重要部位。国外也有将胰岛经背俞穴穴位注射进行胰岛移植的报道[47]。王奋明[48]进行了糖尿病大鼠不同部位胰岛细胞移植的实验研究，将糖尿病大鼠模型随机分为门静脉内移植组、胸腺内移植组、肾包膜下移植组，胰岛细胞移植后每日观察各组大鼠尿量及饮食活动情况，并从尾静脉采血测血糖。胰岛细胞移植前后血糖动态观察结果，见表1。"

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