糖尿病腎?。―N）是糖尿病最常見的微血管并發癥之一。傳統治療方法存在一定的局限性，難以有效延緩病情進展。間充質干細胞（MSCs）因其具有自我更新、多向分化和免疫調節能力，能夠調節腎臟免疫微環境、修復受損組織，為DN的治療提供了新的策略。然而，MSCs存在免疫排斥、細胞失活、定向分化困難、歸巢能力不足以及移植后細胞保留率低等問題，限制了其在DN患者中的臨床應用。
新視角：優化間充質干細胞治療糖尿病腎病療效的方式有哪些？
近日，歐洲藥理學雜志《European Journal of Pharmacology》發表了一篇“糖尿病腎病治療的新視角：間充質干細胞治療的挑戰與前景”的臨床研究綜述。
本綜述旨在針對DN病理特征提出優化策略，以提高MSCs的療效并減少其副作用。具體而言，包括優化細胞培養體系和凍存方案，以及移植前藥物預處理以增強MSCs的功能和活力。
首先，探索了藥物與MSC協同治療，利用多種作用機制來改善治療效果。其次，我們還致力于整合生物材料和基因編輯技術，以顯著提高細胞存活率、靶向特異性和組織植入率。同時，確定最佳治療劑量和給藥途徑仍然至關重要。這些多層面的策略不僅為克服現有技術限制提供了理論框架，也為加速MSC療法的臨床轉化奠定了堅實的基礎。
一、什么是糖尿病腎病-糖尿病腎病的治療方式
糖尿病腎病 (DN) 是由糖尿病引起的腎臟微血管病變，也是終末期腎臟疾病的主要原因之一。其臨床特征是持續性白蛋白尿和 (或) 進行性腎小球濾過率下降。根據國際糖尿病聯盟的數據，預計到2045年全球糖尿病患者數量將達到7.84億，其中近 40% 的糖尿病患者將發展為DN。
目前，DN的治療策略主要集中在使用口服降糖藥控制血糖，以及通過血管緊張素轉換酶 (ACE) 抑制劑和他汀類藥物控制血壓和調節血脂。對于終末期DN患者需要考慮透析治療 (包括血液透析和腹膜透析) 或腎移植以維持生命和改善生活質量 (QOL)。然而，針對DN的有效治療方法仍然比較匱乏，隨著DN患者數量的不斷增加，迫切需要制定更有效的治療策略。
二、間充質干細胞治療糖尿病腎?。涸偕t學前沿的機遇、挑戰與創新策略
Caplan（1991）在其論文中首次提出“間充質干細胞（MSCs）”一詞，強調MSCs具有自我更新能力和分化為多種細胞類型的潛力。MSCs最初是從骨髓中分離和鑒定的。隨后研究發現，MSCs也可從多種組織中提取，包括臍帶、胎盤、脂肪組織、骨骼肌、肝臟和肺臟。MSCs的抗纖維化、抗炎、抗凋亡特性及其向腎細胞分化的能力使其在免疫調節和組織修復中發揮關鍵作用，為腎臟提供保護作用。此外，對2006年至2021年MSCs臨床應用的回顧性分析表明，MSCs具有良好的安全性，其不良反應主要為發熱、局部反應、失眠、便秘等輕微且短暫的癥狀，尚未見嚴重不良事件的報道。由于MSCs來源廣泛、幾乎不受倫理限制、免疫原性低、安全性高、具有腎臟保護作用，已成為一種極具前景的DN治療策略。
然而，DN患者體內持續的高血糖、高血脂狀態導致晚期糖基化終產物（AGEs）的蓄積，加之腎臟微血管病變、腎小球硬化、足細胞損傷、纖維化等病理改變，形成了復雜的微環境，該微環境會抑制MSCs的增殖、遷移和分化能力。因此，將MSCs成功轉化為臨床有效的DN治療藥物仍面臨諸多挑戰，主要包括：（1）細胞來源異質性及質控局限性；（2）細胞活力及存活率低；（3）定向分化效率低；（4）靶向歸巢能力不足。
本文回顧現有研究，認為可通過優化MSC培養條件及凍存方案、藥物預處理MSC、藥物與MSC聯合應用、利用生物材料工程、基因工程技術對MSC進行改造以及優化給藥方式和劑量等措施，進一步增強MSC治療DN的療效，減少副作用，從而促進MSC的臨床轉化，改善DN患者的生活質量，延緩病情進展。
三、間充質干細胞治療糖尿病腎病的作用機制及臨床應用
間充質干細胞治療糖尿病腎病的作用機制
近年來，大量的臨床前研究結果充分表明MSCs在保護腎臟、延緩DN進展方面具有顯著的治療潛力，其作用機制涵蓋抑制炎癥和纖維化、調控線粒體自噬、促進血管生成、改善腎臟組織微環境等多個方面。
1. 免疫調節與抗炎作用：MSCs在緩解DN炎癥反應中發揮重要作用，其機制涉及多個方面，主要包括分泌抗炎細胞因子，抑制促炎細胞因子如腫瘤壞死因子-α（TNF-α）的表達，促進巨噬細胞由促炎性M1表型向抗炎性M2表型轉變，降低CD103陽性樹突狀細胞的活性，減少樹突狀細胞介導的CD8陽性T細胞的浸潤。MSCs通過旁分泌途徑釋放多種生物活性介質，調節髓系和淋巴系免疫細胞的功能，從而發揮抗炎和免疫調節作用。
2. 抗纖維化與細胞外基質（ECM）重塑：此外，MSCs還參與調控DN腎間質纖維化。MSCs能夠上調基質金屬蛋白酶的表達，同時抑制轉化生長因子-β（TGF-β）等促纖維化因子的表達，從而降解受損組織中異?；蚶匣募毎饣|（ECM）成分，減少ECM的蓄積，最終延緩DN腎纖維化的進展。然而，MSCs調控ECM重塑的具體分子機制，包括其中涉及的信號通路和轉錄因子調控網絡，仍需進一步深入研究。
3. 線粒體保護與代謝調控：MSCs除了直接發揮抗炎、抗纖維化作用外，還通過多種機制發揮腎臟保護作用。例如，胎盤來源的MSCs（P-MSCs）已被證實能夠改善線粒體的結構和功能，提高線粒體膜電位和ATP含量，減少活性氧（ROS）的積累，其機制可能與上調Sirtuin1的表達、調控線粒體自噬，從而減輕足細胞損傷有關。
4. 細胞分化與組織再生：同時，MSCs也具有分化為足細胞、腎小管上皮細胞等腎固有細胞的潛能，直接參與組織修復。此外，MSCs還能激活核因子E2相關因子2通路，減輕腎細胞氧化應激和凋亡，進一步增強其腎臟保護作用。
DN的發生發展與內皮損傷密切相關，MSCs可通過激活絲裂原活化蛋白激酶（MAPK）/細胞外信號調節激酶信號通路，促進內皮細胞增殖、血管生成，修復受損內皮，改善腎臟微循環，還可以通過調節血糖等間接途徑發揮作用，進一步減緩DN的進展。
5. 旁分泌與外泌體介導的多效作用：MSCs的旁分泌作用也至關重要。MSCs分泌的外泌體攜帶豐富的生物活性分子，如蛋白質、脂質、mRNA和microRNA。這些分子可以通過內吞或膜融合等機制與靶細胞相互作用，發揮抗凋亡、抗炎、抗氧化、抗纖維化等多效保護作用，從而增強MSCs的治療效果。
間充質干細胞治療糖尿病腎病的臨床應用
隨著對MSC特性的深入研究，全球范圍內相關臨床試驗的數量大幅增加，根據網站https://clinicaltrials.gov/截至2024年11月2日的數據，全球范圍內針對MSC的臨床試驗超過1500項，其中針對治療DN的試驗有6項（表1）。
| NCT編號 | 藥品 | 階段 | 患者人群 | 劑量和給藥方式 | 研究目標 |
|---|---|---|---|---|---|
| NCT02585622 | 骨髓間充質干細胞 | 第1階段；第2階段 | DN（2型糖尿病，病程3年或以上）；40-85歲 | 80、160或240×106個?細胞；靜脈內； | 評估同種異體BM-MSCs的安全性、可行性及耐受性。對2型糖尿病（T2D）和進展性糖尿病腎?。―N）患者的初步療效。 |
| NCT03840343 | 間充質干細胞 | 第一階段 | DN；45-75歲 | 2.5×105個?細胞/kg或5.0×105 個細胞/kg；單腎，動脈內給藥；（每三個月一次，共兩次） | 評估 DN 患者動脈內輸送自體 AD-MSCs 的安全性、耐受性及早期療效。 |
| NCT03288571 | 沃頓果凍衍生的 MSCs | 第1階段；第2階段 | 糖尿病腎病（2型糖尿病）；35-70歲 | 3ml細胞懸液/一個腎臟，選擇3個腎實質部位，每個部位1ml；超聲引導；（每兩周三次） | 評估將沃頓果凍衍生的 MSCs 注射到 DN 患者腎實質的安全性。 |
| NCT04125329 | 臍血間充質干細胞 | 第一階段早期 | 糖尿病腎?。?型糖尿?。?；18-60歲 | 約1×106個?細胞/kg；外周靜脈注射；（每月一次，共三次） | 評估60周內UC-MSCs治療的安全性、耐受性和有效性。 |
| NCT04216849 | 臍血間充質干細胞 | 第1階段；第2階段 | 糖尿病腎病（2型糖尿?。?；30-70歲 | 1.5×106細胞/kg；靜脈注射；（每八個月一次，共五次） | 評估UC-MSCs輸注對接受傳統降糖治療的中國2型糖尿病腎病患者的療效和安全性。 |
| NCT04562025 | 臍血間充質干細胞 | 不適用 | DN（2型糖尿病，病程5-15年）；30-65歲 | 1×106個?細胞/kg體重/100 mL含1%人血白蛋白的生理鹽水；靜脈注射；（每周一次，共三次） | 評價UC-MSCs治療DN的安全性和有效性。 |
一項Ib/IIa期隨機對照試驗評估了同種異體骨髓間充質干細胞（BM-MSCs）在患有2型糖尿?。═2DM）合并進行性DN的成年患者中的安全性、耐受性及初步有效性。結果顯示，單次靜脈輸注80×106個MSCs具有良好的安全性和耐受性，在18個月的隨訪期間未觀察到臨床相關的免疫反應，提示免疫原性較低。與安慰劑組相比，MSCs組估算腎小球濾過率（eGFR）的年下降率顯著較低（P?=0.034）。
此外，根據腎臟風險預測方程，MSCs組患者在未來兩年內終末期腎病風險保持穩定，而安慰劑組風險顯著升高，提示MSC治療可能延緩DN進展。但仍需進一步研究驗證。為探索不同劑量MSCs的有效性，本試驗亦設有兩個劑量遞增隊列（160×106和240×106細胞），后續研究將陸續開展。
值得注意的是，6項MSC治療DN的臨床試驗采用了不同來源（包括骨髓、脂肪組織、臍帶血和華通氏膠）的MSC，其細胞制備方法和給藥方案存在顯著差異，這可能導致觀察到的臨床療效存在差異。目前，對于最佳的MSC來源、制備工藝和給藥方案尚缺乏明確的共識，需要開展系統性研究以確定最佳方案。同時，應根據DN的疾病分期制定個體化給藥方案，以進一步證實MSC治療的臨床益處。
四、優化間充質干細胞治療糖尿病腎病的療效的方法
通過培養條件優化間充質干細胞治療糖尿病腎病療效
MSCs極易受環境因素影響，導致細胞活力、存活率和分化效率下降等問題。在DN病理微環境中，高糖應激、AGEs積累、氧化應激等因素可顯著抑制MSCs的增殖和分化，并通過激活p38 MAPK介導的信號通路加劇MSCs的功能受損。
為了克服這些制約因素，近年來，研究者積極探索通過優化體外培養環境來增強MSCs的適應性、改善其生物學特性的方法。這些優化措施主要包括調整培養基的營養成分和氧濃度，采用三維(3D)細胞培養技術，建立更接近體內微環境的培養體系。
三維（3D）培養環境：三維培養通過水凝膠、微孔支架等技術模擬體內細胞微環境，顯著增強間充質干細胞（MSCs）的旁分泌功能。相較于傳統二維（2D）培養，3D培養的MSCs分泌更多生長因子（如VEGF、HGF）、外泌體及免疫調節分子，其條件培養基（3D-CM）在糖尿病腎?。―N）模型中展現出更強的腎臟修復能力，可有效改善足細胞損傷、腎小管壞死及免疫紊亂。機制上，3D培養通過力學信號（如細胞間接觸）激活整合素-FAK通路，促進MSCs的蛋白質合成與分泌，同時維持其多向分化潛能。未來需優化3D培養系統（如動態灌注生物反應器），結合單細胞測序解析空間異質性，以實現臨床級規?；a。
缺氧預處理：缺氧預處理通過模擬腎臟低氧微環境（1.5%-5%O?）或使用缺氧模擬劑（如去鐵胺、全反式維甲酸），顯著提升MSCs的存活率與旁分泌效能。低氧條件激活HIF-1α信號軸，驅動VEGF、SDF-1α等血管生成因子及抗氧化酶（如SOD）的表達，同時抑制炎癥因子（如TNF-α）釋放，從而增強MSCs的腎保護作用。研究顯示，缺氧預處理MSCs可減輕腎小球系膜擴張、抑制足細胞凋亡，并通過調控自噬-線粒體穩態延緩DN進展。未來需探索氧濃度梯度動態調控策略，結合基因編輯（如HIF-1α過表達）與藥物聯用，以突破病理微環境對移植細胞的抑制作用。
胎牛血清（FBS）替代策略：為規避FBS的批間差異與病原體風險，人源血小板裂解物（HPL）及無血清培養基（如StemPro MSC SFM）成為MSCs培養的新型替代方案。HPL富含PDGF、FGF等生長因子，可加速MSCs增殖并增強其免疫抑制特性；無血清培養基則通過成分標準化保障細胞均一性，同時避免異種蛋白引發的免疫排斥。研究證實，替代方案培養的MSCs分泌更高水平的VEGF與bFGF，且群體倍增時間縮短，適用于大規模臨床級生產。未來需建立嚴格的質控標準，結合代謝組學篩選關鍵營養組分，并通過多中心臨床試驗驗證其在DN治療中的長期安全性與療效。
通過冷凍保存方案優化間充質干細胞治療糖尿病腎病的療效
低溫凍存是目前大多數MSC產品在運輸和儲存過程中的主要保存方式。然而，該方式易導致MSC出現生理功能障礙、活力降低，甚至可能誘導細胞衰老。尤其對于DN的治療，MSC的細胞狀態直接影響其損傷修復、免疫調節等治療效果。因此，優化MSC凍存方案，減少細胞損傷、維持較高的存活率，是保證其在DN治療中發揮預期療效的必要條件。
冷凍保存的關鍵在于減少冰晶損傷，采用慢速冷凍（?1℃/min）結合滲透性冷凍保護劑（如DMSO）促進胞內水分外流，抑制冰晶形成。然而，DMSO的基因毒性及膜流動性干擾促使研究者探索新型保護劑（如海藻糖、乙二醇）或玻璃化冷凍技術（利用高濃度保護劑形成無定形固態），以規避冰晶風險并提升長期凍存安全性。優化冷凍容器材質（如生物相容性納米涂層）及控核裝置可精準調控冰晶成核位點，進一步降低機械損傷。
現有的凍存方案大多通過減少凍融過程中冰晶對細胞的損傷，避免運輸和儲存過程對MSC活力和功能的影響。此外，有研究建議，在臨床應用前，應將凍存的MSC至少進行一次體外培養，以恢復生理穩定性，確保其達到最佳治療狀態。這一步驟對于確保MSC進入DN患者體內時處于最佳的免疫調節和組織修復狀態，從而最大限度地發揮其治療潛力至關重要。
通過藥物預處理及聯合治療優化間充質干細胞治療糖尿病腎病的療效
高糖環境對MSC的生物學特性和治療潛力有顯著的負面影響。研究表明，高糖刺激可通過蛋白激酶B(PKB)/哺乳動物雷帕霉素靶蛋白(mTOR)信號通路的異常激活誘導MSC衰老，導致細胞增殖受到抑制、凋亡敏感性增加、多向分化潛能降低。此外，高糖環境可在短時間內(8小時內)顯著降低細胞內煙酰胺腺嘌呤二核苷酸(NAD)水平，從而引發線粒體功能障礙，直接影響MSC的譜系特異性分化能力。研究還發現從2型糖尿病患者中分離的MSC存在功能障礙，限制了其在細胞治療中的應用前景。為了克服高血糖環境對MSCs的不利影響，越來越多的研究集中于藥物預處理和聯合治療策略。
高糖微環境對MSC的制約與干預需求：高糖環境通過激活蛋白激酶B（PKB）/ 哺乳動物雷帕霉素靶蛋白（mTOR）信號通路誘導 MSC 衰老，導致其增殖能力下降、凋亡增加、分化潛能受損；同時，短時間高糖刺激可降低細胞內煙酰胺腺嘌呤二核苷酸（NAD）水平，引發線粒體功能障礙，進一步削弱MSC的譜系分化能力。2型糖尿病患者來源的 MSC 存在天然功能缺陷，限制了自體細胞治療的應用。為此，藥物預處理及聯合治療策略成為改善 MSC 在糖尿病相關疾?。ㄈ缣悄虿∧I病，DN）中療效的關鍵方向，旨在克服高糖微環境對MSC的負面調控，提升其生物學功能。
藥物預處理增強MSC功能的核心機制：堿性成纖維細胞生長因子（bFGF）是目前研究較深入的預處理藥物，通過改善細胞形態、促進增殖、抑制衰老與凋亡、減輕氧化應激，顯著提升 MSC 的自我更新能力。例如，5 ng/ml bFGF 處理脂肪來源 MSC（AD-MSCs）可逆轉糖尿病導致的代謝紊亂，縮短群體倍增時間，其機制與減輕高血糖誘導的氧化損傷、恢復能量代謝穩態相關。該策略尤其針對糖尿病患者自體 MSC 的功能缺陷，通過外源性生長因子干預，優化細胞質量，為解決臨床應用中自體細胞可用性不足的問題提供了可行路徑。
MSC與藥物聯合治療的協同效應及策略：聯合治療通過 “藥物優化 MSC 微環境 + MSC 增強藥物靶點效應” 的雙通路發揮協同作用：
- 代謝與免疫調節協同：鈉 – 葡萄糖協同轉運體 2 抑制劑（恩格列凈）聯合 AD-MSCs 治療 DN 時，前者改善代謝紊亂、抑制腎素 – 血管緊張素 – 醛固酮系統（RAAS）過度激活，后者通過免疫調節抑制成纖維細胞活化，二者共同減輕腎臟纖維化與炎癥反應。
- 靶向保護與歸巢增強：血管緊張素 Ⅱ1 型受體阻滯劑（厄貝沙坦）可擴張血管、改善腎臟血流動力學，促進臍帶 MSC（UC-MSCs）向損傷腎臟歸巢，協同保護腎小球足細胞，優于單一治療效果。
- 信號通路阻斷與細胞保護：胰高血糖素樣肽 – 1（GLP-1）受體激動劑（艾塞那肽）或白藜蘆醇預處理 MSC，可通過降低 TGF-β1、TNF-α 等促炎因子表達，阻斷 AGEs / 核因子 κB（NF-κB）信號通路，減輕細胞凋亡與纖維化，同時增強 MSC 的遷移能力與存活效率。
未來研究需聚焦藥物與 MSC 的劑量優化、作用時序匹配及個體化組合策略，通過多靶點協同干預，從抗炎、抗纖維化、改善代謝微環境等層面系統遏制疾病進展，推動基于 MSC 的精準聯合治療方案向臨床轉化。
結合生物材料工程與基因工程技術優化間充質干細胞治療糖尿病腎病的療效
研究人員融合生物材料工程、基因工程等新技術，旨在解決目前MSC臨床應用治療面臨的挑戰。通過構建支架材料提供結構和力學支撐，可提高細胞存活率并促進其定向分化；或利用基因改造技術，增強MSC的趨化性、歸巢能力和抗凋亡能力，從而提高其在損傷部位的靶向性和長期滯留效果。
優化給藥途徑和劑量
MSCs治療DN時，給藥途徑和劑量是影響療效的關鍵因素，目前常用的MSCs治療DN的給藥途徑包括靜脈注射、腎動脈注射、局部注射等。
靜脈注射由于簡便、微創是最常用的給藥方式，可使MSCs通過循環系統分布至全身。然而，在DN的病理條件下，可能由于高血糖、炎癥和血管內皮細胞功能障礙等因素，MSCs的歸巢效率會降低，導致到達腎臟的細胞數量有限，而且細胞也容易滯留在肺等其他器官中。一些研究表明，預先使用血管擴張劑（如硝普鈉）或多次小劑量重復給藥可增加腎臟中MSCs的濃度。
而腎動脈注射可明顯增加MSCs在腎臟內的初始分布，使其快速到達病變部位，從而增強局部修復效果。在DN大鼠模型中，腎動脈注射MSCs可明顯減少蛋白尿，并保護腎臟的超微結構。但腎動脈注射是一種侵入性操作，而DN患者常合并的血管病變可能會增加手術風險。雖然局部注射（如腎包膜下注射）可以在腎臟局部形成高濃度的MSCs，更精準地作用于病變組織，但它仍然是一種侵入性操作。此外，由于局部注射的局限性，該治療方法可能無法充分發揮DN造成的彌漫性腎臟病變的針對性。
目前，MSCs治療DN的最佳給藥途徑和劑量尚未確定?？傮w而言，MSCs對受損器官功能的改善具有劑量依賴性。在DN大鼠中，高劑量人UC-MSCs（6.3×105個細胞）在保護腎功能和促進血管生成方面優于低劑量組（2.1×105個細胞）。但是，高劑量MSCs可能引起一些不良反應，例如局部血管栓塞和增強免疫反應。在大多數臨床應用中，MSCs常以1×10 6～2×106個細胞/kg的劑量進行靜脈輸注。劑量從未超過1.2×107個細胞/kg，靜脈輸注的中位劑量為1×108個細胞/患者/劑，有效劑量范圍為7×107?-1.9×108個細胞/患者/劑。
MSCs在DN治療中的給藥途徑和劑量選擇，需綜合考慮療效、安全性及患者的個體特征。靜脈注射安全性較高，但療效可能受到限制；腎動脈注射和局部注射具有更高的療效潛力，但風險也較高。劑量與療效雖存在一定的相關性，但高劑量可能帶來的副作用也不容忽視。未來研究應著重優化給藥策略，結合患者病情，探索更精準、更安全的個體化治療方案。
五、討論?
綜上所述,當前提高MSCs在DN治療中的療效的研究主要集中在以下策略上:
(1)優化細胞培養條件、藥物預處理、改進凍融方案以提高移植前MSC的活力和功能;
(2)探索聯合療法,調整藥物種類和劑量比例,以達到療效和潛在副作用之間的最佳平衡;
(3)利用生物材料和基因工程方法提高MSC的免疫隔離、靶向輸送和長期植入;
(4)實施個體化治療方案,以最大限度地提高患者的獲益。
目前，由于MSC制備過程復雜，涉及多個步驟，目前缺乏國際公認的統一標準，導致不同研究結果的可比性較差，也增加了臨床應用的不確定性。推動MSC制備的標準化至關重要。未來的研究應致力于建立完整的MSC質量控制體系，在細胞來源、培養條件、鑒定方法、質檢指標等方面建立統一的標準。這不僅有助于提高MSC產品的安全性和有效性，也有利于開展多中心臨床試驗，加速MSC在DN等疾病治療中的應用。
六、結論?
綜上所述，優化MSC培養環境和凍存方案、整合藥物治療、生物材料/基因工程以及個體化給藥是增強MSC治療DN療效的關鍵策略。未來的研究應繼續探索聯合治療及優化方案，以提高療效并減少副作用，為MSC在DN治療中的臨床應用奠定更堅實的基礎。
亮點
- ?MSCs 是 DN 的一種潛在新療法，但仍面臨多重困難。
- ?優化培養環境可以增強MSCs的活力和分泌能力。
- ?藥物聯合使用可以增強MSCs的存活和歸巢能力。
- ?生物材料可以為 MSCs 提供免疫隔離環境，增強其靶向歸巢能力。
- ?基因工程可以增強MSCs的趨化和抗凋亡能力。
參考資料：[1]:https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0014299925002973
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