成体干细胞/青光眼药物组合促进小鼠糖尿病伤口愈合
今天发表的一项新研究干细胞转化医学在治疗糖尿病引起的慢性足溃疡方面有望取得重大突破。加州大学戴维斯分校的研究人员进行的这项研究首次展示了由人类间充质干细胞(MSCs)组成的生物工程支架与蒂莫洛尔(一种常用来治疗青光眼的药物)结合如何改善糖尿病小鼠伤口的愈合和减少炎症，与对照组相比，降幅高达75%。
慢性足溃疡是糖尿病最危险和最常见的并发症之一，根据美国糖尿病协会的数据，仅在美国，2500万糖尿病患者中就有四分之一的人患有慢性足溃疡。该协会还预测，这些病例中有30%最终会导致截肢。更令人担忧的是，截肢患者的五年死亡率预计为48%，这一数据与结肠癌相当。
“美国每年用于糖尿病足溃疡(DFUs)的医疗支出超过430亿美元。然而，这些用于良好护理标准的支出——包括严格饮食、减轻脚部压力以使伤口愈合、抗生素或手术——只会导致30%的患者愈合，”加州大学戴维斯分校皮肤病学教授、弗吉尼亚北加州医疗保健系统皮肤病学服务主任和伤口愈合诊所主任罗斯林·里夫卡·伊瑟洛夫博士说。“治疗这些病人并试图让他们痊愈是促使我研究这个问题的原因。”她和加州大学戴维斯分校医学院干细胞项目及其再生治疗研究所主任简·诺尔塔博士一起领导了这项研究。
诺尔塔博士说:“这种相当低的治愈率促使人们积极研究替代治疗方法。”美国食品和药物管理局(FDA)已经批准了几种治疗DFU的细胞疗法，但与DFU的护理标准相比，治愈率仅显示出适度的改善。然而，这些产物都不是主要由间充质干细胞组成的。基于msc的治疗可能通过调节异常的免疫和免疫功能而优于目前可用的细胞治疗炎症反应典型的DFU。”
加州大学戴维斯分校团队先前的研究表明，85%应用于支架的间充质干细胞定位于播种一侧，并在培养中保留并可存活15天。他们的研究还表明，缺氧预处理——即剥夺间充质干细胞的氧气——增加了它们的存活率，并改善了细胞在伤口部位的滞留。诺尔塔博士解释说:“低氧预处理减少了细胞对葡萄糖的消耗，从而在营养缺乏的环境中延长了存活时间。”
在这项最新研究中加入替莫洛尔的想法来自于加州大学戴维斯分校的研究人员的另一项研究，他们在研究中展示了伤口组织如何产生一种叫做儿茶酚胺的应激激素，儿茶酚胺会损害愈合。(儿茶酚胺通过提高血压和血糖水平，在身体对压力的反应中发挥着重要作用。)众所周知，替莫洛尔可以逆转儿茶酚胺的负面影响，从而促进愈合。
为了进行他们的最新研究，研究小组将从健康人类捐赠者的骨髓中收集的骨髓间充质干细胞种在圆形基质支架上。为了确定最佳的MSC剂量，测试了几种MSC浓度。接下来，支架在MSC培养基中，在1%氧气(缺氧)的蒂莫洛尔中孵育。
然后将支架应用于一组糖尿病小鼠的伤口。在动物的脊椎上，有两个相对的小圆形伤口，分别用夹板固定，以防止愈合时皮肤收缩。然后将一个msc处理过的支架从细胞面向下插入伤口。对照组小鼠均仅使用基质支架(无MSCs或替莫洛尔)。这个想法是为了看看动物自身的细胞在重建受损组织方面与用msc基质和替莫洛尔治疗的伤口相比有多有效。
此外，一些msc基质治疗的伤口每天都接受了替莫洛尔的应用(不同剂量的测试)，以评估药物如何影响愈合过程。
7天后分析结果。研究人员发现，与单纯基质组相比，所有使用MSCs与缺氧和替莫洛尔预处理相结合的基质支架均显著改善了伤口上皮化(即组织修复)，提高了70%以上。应用于基质/MSC组合的额外的替莫洛尔也增加了再上皮化，与未使用替莫洛尔的对照组相比，增加了近75%。
“总的来说，MSCs和替莫洛尔的组合成功地改善了小鼠的伤口愈合，减少了炎症反应，”诺尔塔博士说。“这表明，这种独特的方法可能会为糖尿病伤口患者提供更好的愈合反应。”
在这项工作中，科学家们结合了成人干细胞用一种用于改善愈合的药物来创造一种新的生物工程支架，有朝一日可能会导致慢性糖尿病溃疡的新治疗方法，”安东尼·阿塔拉医学博士说干细胞转化医学维克森林再生医学研究所所长。“这项研究的结果很有希望，不仅为糖尿病性溃疡提供治疗，还为其他类型的溃疡提供治疗伤口．"
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