糖尿病（DM）是導致全球死亡和殘疾的主要原因之一。當胰腺不能產生足夠的胰島素或胰島素抵抗導致高血糖時，就會發生這種慢性代謝疾病。2型糖尿病（T2DM）是糖尿病的三種類型之一，占所有病例的85%至95%。2017年，全球約有4.25億人被診斷患有糖尿病，預計到2035年這一數字將增加50%。越南的糖尿病發病率增加了兩倍，從2002年的2.7%增加到2010年的5.4%。生活質量下降、合并癥和經濟負擔是T2DM 患者面臨的主要問題。

干細胞具有免疫調節特性和再生能力，可刺激受傷胰腺的恢復，因此最近已成為治療T2DM的潛在候選療法。在大量使用動物模型進行臨床前研究的基礎上，進行了幾項人體臨床試驗，以評估干細胞療法治療T2DM的安全性和有效性。在不同類型的干細胞中，骨髓來源的單核細胞（BM-MNCs）和骨髓來源的間充質干/基質細胞（BM-MSCs）是測試最多的細胞類型，并被認為在治療T2DM中是安全的。

根據國際細胞和基因治療學會（ISCT）的說法，骨髓-間充質干細胞是多能祖細胞，可分化成中胚層系，包括脂肪細胞、軟骨細胞和成骨細胞。骨髓-間充質干細胞因其特殊的生物學特性，包括易于分離、增殖能力強以及通過旁分泌機制產生免疫調節作用等，已成為再生醫學的重要候選細胞。由于其特殊的治療用途，BM-間充質干細胞已被廣泛用于治療各種疾病，包括心血管疾病、肝臟再生、骨和軟骨愈合、神經退行性疾病和肺窘迫綜合征。

據報道，對于2型糖尿病患者，自體骨髓間充質干細胞輸注可降低胰島素需求和糖化血紅蛋白 (HbA1c) 水平，盡管這種治療的有效持續時間相對較短。兩項臨床試驗表明，在給藥后9個月和2年觀察到干細胞效力喪失。

BM -MSC給藥對2型糖尿病患者的療效也存在矛盾，2016年進行的一項系統評價報告稱干細胞療法可改善 C 肽水平，而2018年的第二項評價則報告了相反的結論。

迄今為止，只有一項研究試圖評估通過三種途徑給藥的自體BM-MNC的效果，包括胰十二指腸上動脈、脾動脈和外周靜脈途徑。

因此，根據干細胞本身的質量和給藥途徑評估自體BM-MSC治療2型糖尿病患者的安全性和有效性具有重要意義。

自體干細胞移植治療2型糖尿病的療效：受糖尿病病程和肥胖影響

本研究的目的如下：

• 探討靜脈途徑與胰動脈途徑注射骨髓-間充質干細胞在治療2型糖尿病中的安全性及相關因素。
• 研究2型糖尿病對骨髓-間充質干細胞分子和細胞特征的影響，重點關注代謝活動和mtDNA改變。

材料和方法

研究設計和參與者

本研究是一項開放標簽、非對照、隨機臨床試驗。2017年12月至2019年2月期間，患者入選越南河內 Vinmec Times City國際醫院內科。如果患者（年齡超過18歲）被診斷為2型糖尿病，其定義為HbA1c水平高（7.5%至9%）且空腹血糖 (FBG) 水平低于10mmol/L，則入選患者。納入和排除標準的詳細信息顯示在圖 1 中。臨床試驗已獲得 Vinmec 國際醫院倫理委員會（編號 130817/2017/Q?-VMEC）和越南衛生部（編號 5393/Q?-BYT）的批準。

本研究已在ClinicalTrials.gov注冊（編號 NCT03343782）。對照組的BM-MSC是在獲得Vinmec國際醫院倫理委員會批準的健康捐贈者知情同意的情況下獲得的（編號 122/2019/Q?-VMEC）。本研究納入了符合第1組納入標準的30名患者，并隨機分為兩組：一組接受靜脈輸注，另一組接受胰腺背動脈輸送（圖1）。

納入標準  

• 年齡18歲以上。
• 被診斷患有2型糖尿病的男女患者。
• 7.5%<HbA1c<9.0%且FBG<10mmol/L。

排除標準  

• 被診斷患有1型糖尿病的患者。
• 被診斷患有癌癥、慢性疾病或內臟器官衰竭的患者。
• 懷孕或哺乳期的婦女。
• 無法獲得同意。
• 臨床上有凝血障礙的患者。
• 目前正在接受嚴重急性疾病治療的患者。

為了對骨髓-間充質干細胞進行表型和分子分析，將從非糖尿病捐贈者（年齡匹配）和2型糖尿病患者收集的樣本分為四組：第1組（無2型糖尿病的健康捐贈者，年齡匹配）、第2組（平均2型糖尿病持續時間為5年）、第3組（平均2型糖尿病持續時間為10年）和第4組（2型糖尿病持續時間超過15年）。

篩選了107名患者，選出30名符合研究所有納入標準的患者。根據移植途徑，將患者隨機分為兩組：一組通過靜脈輸注接受干細胞，另一組通過胰腺背動脈接受干細胞。

給藥方式

第四組通過靜脈途徑輸注干細胞，輸注速度為40 mL/小時，輸注時間30分鐘；DPA組在局麻下將導管插入股動脈，再直達胰背動脈，以20 mL/小時的速度輸注干細胞，輸注時間30分鐘。

評估結果

安全性評估（主要結果）

給藥后 48 小時監測給藥相關風險，包括高血糖、過敏反應、蕁麻疹、呼吸困難、缺氧、嘔吐、發熱、疼痛、局部感染、局部血腫、高血壓、低血壓、心動過緩、心動過速、寒戰和血紅蛋白尿，并在首次給藥后 1、3、6 和 12 個月進行評估。

治療效果評估（次要結果）

所有患者均需在首次給藥后1、3、6和12個月接受評估。每次隨訪的評估包括以下參數：一般狀況、血液學分析、血糖水平、空腹血糖水平、糖化血紅蛋白水平、C 肽水平以及記錄的抗糖尿病藥物（包括胰島素劑量和藥物使用情況）。在基線和給藥后6和12個月使用治療相關影響測量-糖尿病 (TRIM-D) 工具對患者的生活質量進行評估。

結果

自體骨髓間充質干細胞治療對2型糖尿病患者是安全的

篩選了107名患者，選出30名符合所有納入標準的患者（圖1）。入選患者的詳細特征如表1所示。研究期間未發生嚴重不良事件 (SAE)。

縮寫：BMI，身體質量指數；DPA，胰腺背動脈輸注；F，女性；FBG，空腹血糖；HbA1c，糖化血紅蛋白；IV，靜脈輸注；M，男性；T2DM，2型糖尿病。

自體骨髓間充質干細胞治療2型糖尿病的結果

兩組患者服藥后前3個月HbA1c均略有下降，6個月后恢復正常，IV組甚至有所上升。兩組患者FBG濃度均在服藥后3個月降低，12個月后維持在基線水平。值得注意的是，IV組患者服藥后12個月C肽水平降低，DPA組患者C肽水平上升。不同給藥途徑組患者HbA1c、FBG和C肽變化差異均無統計學意義。

進一步按2型糖尿病病程分析治療結果，發現在患2型糖尿病時間不到10年且BMI小于23kg/m²的患者中，HbA1c水平顯著下降（P=0.045；表2）。患2型糖尿病時間不到10年的患者在服藥后12個月的FBG水平下降，尤其是BMI小于23kg/m²的患者，FBG水平從基線時的8.5±3.5mmol/L下降到服藥后12個月的6.8±2.4 mmol/L。

所有患2型糖尿病時間超過10年的患者的HbA1c、FBG和C肽水平均未表現出任何顯著變化，但BMI高于23 kg/m²的患者在干預后HbA1c和FBG水平略有上升。基線C肽水平與正常范圍相比相對較低，與 T2DM 持續時間和患者BMI無關，給藥后C肽水平呈下降趨勢，尤其是在T2DM病史為10年的患者中。總之，結果表明該療法的短期療效與T2DM持續時間和患者肥胖有很強的相關性。

服用糖尿病藥物后劑量的變化

納入研究的30例患者根據服藥前服用的藥物分為3個亞組：僅使用胰島素的患者（4例）、僅使用藥物的患者（14例）和使用胰島素和多種藥物聯合治療的患者（12例）。

結果顯示，4例僅使用胰島素的患者中，有2例在12個月的隨訪中減少了胰島素用量，平均減少量為6IU/日。10例使用多種藥物的患者中，有5例在干預后12個月減少了口服藥物的使用量，平均減少量為868毫克。3例使用胰島素和單一藥物聯合治療的患者中，有1例在12個月的隨訪中減少了藥物劑量，但增加了胰島素使用量。在11名使用胰島素和多種藥物的患者中，有8人報告了類似的觀察結果；其中5人減少了口服藥物的使用，另外2人在使用12個月后減少了胰島素的使用。

TRIM-D總評分表明患者的生活質量有所改善（給藥后從基線時的68.4±6.0顯著降低至6個月時的63.2±7.9和12個月時的57±4.6；P=0.026），尤其是與日常生活和心理狀態相關的價值。

2型糖尿病病程會改變自體BM-MSC的增殖率，但不會改變其干細胞表型

數據表明，盡管從2型糖尿病患者中分離的自體BM-MSC表現出正常形態、根據ISCT指南接受MSC標志物表達以及分化為中胚層細胞譜系的能力，但它們的增殖率相對于2型糖尿病的持續時間而降低（圖2）。

A，在異種和無血清培養條件下培養的 BM-MSC 的典型形態。這些細胞呈塑料粘附、梭形和成纖維細胞狀。

B，BM-MSC 的群體倍增時間（小時）表明第3組和第4組的生長率與第1組（對照組）和第2組相比存在顯著差異。

C，間充質干細胞表面標志的流式細胞術分析，包括陽性標志 CD73、CD90 和 CD105，以及造血標志的缺失（CD34、CD45、CD14 或 CD11b、CD79α 或 CD19 和 HLA-DR）證實所有 BM-MSC 表達的陽性標志超過 95% 且陰性標志不到 2%。

D，在無異種和無血清條件下培養的所有細胞均保持正常核型。

E，四組的所有 BM-MSC 均能夠分化為脂肪細胞、軟骨細胞和成骨細胞。

2型糖尿病改變BM-MSC的代謝特征

總的來說，2型糖尿病在BM-MSCs中引入了線粒體呼吸應激，并降低了這些細胞的糖酵解活性。

A、使用 Seahorse XF 細胞能量表型測試對 OCR（pmol/分鐘/細胞）和 ECAR（mpH/分鐘/細胞）進行表型分析。

B、正常個體和 2 型糖尿病患者樣本之間的代謝潛力 ([應激 OCR 或 ECAR ÷ 基線 OCR 或 ECAR] × 100%)。

C、使用 Seahorse XF 細胞線粒體應激測試評估的線粒體呼吸概況。箭頭表示將特定應激物寡霉素、羰基氰化物-4 苯腙和魚藤酮/抗霉素A注射到測定培養基中。

D、計算出的對照組和 2 型糖尿病樣本的呼吸值。

E，使用 Seahorse XF 糖酵解壓力測試試劑盒獲得的 BM-MSC 糖酵解概況；箭頭表示將葡萄糖、寡霉素和 2-脫氧葡萄糖注入測定培養基。

F，計算從對照組和 T2DM 組分離的 BM-MSC 的糖酵解速率、糖酵解能力和糖酵解儲備。

討論

我們的研究證實，通過靜脈或胰腺背動脈途徑進行自體BM-MSC給藥對于治療2型糖尿病是安全的。從開始收集和準備BM干細胞到12個月的隨訪，研究期間沒有發生任何嚴重不良事件。

在治療潛力方面，我們的研究結果顯示，對于病程少于10年且BMI<23kg/m²的T2DM患者，在服藥后的前 3個月內，HbA1c和FBG水平降低，但6個月后效果似乎減弱。此外，同一組患者在服藥后12個月的 HbA1c水平顯著降低，研究結束時FBG水平降至正常水平 (6.8±2.4mmol/L)。 FBG水平的降低在統計學上并不顯著，但被認為具有臨床意義，因為給藥后12個月的降低仍保持在正常范圍內。

我們的試驗首次證明了BM-MSC治療結果與2型糖尿病病程及患者BMI之間的相關性。據報道，自體BM-MSC移植的長期影響相對較小，因為MSC的積極作用早在治療后1個月就已觀察到，并在治療后3至6個月再次開始減弱。我們的數據與其他研究結果一致，這些研究支持干細胞療法對2型糖尿病的短期影響。此外，疾病持續時間和肥胖被視為重要的臨床參數，它們會通過降低細胞質量來改變細胞療法的結果。

據報道，從患2型糖尿病超過10年且BMI>25 kg/m²的患者中分離出的脂肪來源MSC (AD-MSC)表現^出成骨分化和植入能力降低，并增加了患2型糖尿病相關合并癥的風險。因此，我們的研究結果支持與治療效果相關的兩個重要觀點：

(a) 兩次輸注之間的間隔應小于3個月，以維持治療的積極效果；

(b) 2型糖尿病持續時間和患者的BMI可能在2型糖尿病患者干細胞治療的治療效果中發揮關鍵作用。

我們建議，未來使用自體BM-MSC的研究應側重于2型糖尿病病史少于10年且BMI<23kg/m²的患者，以進一步提高治療效果。

得出結論

• 自體骨髓間充質干細胞治療可降低病程<10年且體重指數<23的2型糖尿病 (T2DM) 患者的HbA1c和空腹血糖水平，并且有效性在6個月后似乎減弱。
• 2型糖尿病的持續時間通過降低增殖率、損害糖酵解過程、降低線粒體功能和改變線粒體變體直接改變了骨髓間充質干細胞的表型。
• 這些結果支持了對于被診斷為2型糖尿病的患者，需要在診斷后盡早而不是稍后進行干細胞干預。

總結

這項研究表明，自體注射骨髓間充質干細胞 (BM-MSC) 對2型糖尿病 (T2DM) 患者是安全的，靜脈和胰腺背動脈輸注之間的療效沒有顯著差異。對于T2DM病史<10年且體重指數<23的患者，注射可導致糖化血紅蛋白和空腹血糖水平短期降低。表型分析暫時將治療效果與T2DM持續時間聯系起來。

這項研究表明，在T2DM持續時間<10年且無肥胖的患者中，應自體注射BM-MSC來治療T2DM。

參考資料：Liem Thanh Nguyen, Duc M. Hoang, Kien T. Nguyen, Duc M. Bui, Hieu T. Nguyen, Hong T.A. Le, Van T. Hoang, Hue T. H. Bui, Phuong T.M. Dam, Xuan T.A. Hoang, Anh T.L. Ngo, Hang M. Le, Nhi Y. Phung, Duc M. Vu, Trung T. Duong, Tu D. Nguyen, Lien T. Ha, Hoa T.P. Bui, Hoa K. Nguyen, Michael Heke, Anh V. Bui, Type 2 Diabetes Mellitus Duration and Obesity alter the Efficacy of Autologously Transplanted Bone Marrow-derived Mesenchymal Stem/Stromal Cells, Stem Cells Translational Medicine, Volume 10, Issue 9, September 2021, Pages 1266–1278, https://doi.org/10.1002/sctm.20-0506

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