間充質干細胞外泌體在糖尿病治療中的應用

間充質干細胞（MSCs）是一種來自于中胚層的多能干細胞，具有高度的自我更新及多向分化潛能，并在適宜的條件下具有誘導分化為肌細胞、軟骨細胞、成骨細胞、成脂細胞 等多種細胞的能力。

MSCs不僅具有多向分化潛能，而且還具有免疫調節功能，可抑制多種免 疫細胞的性能，調節免疫應答。

近年來，研究發現，來源于 MSCs 的外泌體（MSCs-Exo）具有與 MSCs 相似的組織損傷修復和再生功能。外泌體（exosome）是多種細胞分泌的膜外小囊泡，直 徑 30 ~ 200 nm，可以轉運核酸、脂質和蛋白質，參與細胞間的信息交流。

與 MSCs 相比，外泌體 用于臨床疾病的治療更加穩定，體內同種異體給藥后免疫排斥反應的可能性較低，并可為各種 疾病提供替代療法。MSCs-Exo 逐漸成為新的研究熱點。

胰島圖像顯示胰島素產生細胞（綠色）的細胞核（藍色）中的增殖標記（紅色染色）。

目前,全世界約有 4.25 億糖尿病患者。糖尿病是一種慢性疾病，是由于胰島素缺乏而導致的血糖異常升高。持續的高血糖會誘導糖尿病的發生，從而降低了患者的生活質量，給全球的衛生系統帶來了相當大的負擔。

2 型糖尿病(T2DM)是糖尿病中最為常見的類型，大約占90％左右，其特點是胰島素缺乏的同時，伴有胰島素作用靶組織出現不同程度的胰島素抵抗，而 且大多患者有肥胖癥狀。

除此以外還有其他類型的糖尿病，比如由于β細胞的自身免疫破壞導致的胰島素絕對缺乏形成的 1 型糖尿病(T1DM)、由于β細胞關鍵的功能基因發生突變導致的年輕的成年發病型糖尿病(MODY)，以及成人隱匿性自身免疫性糖尿病(LADA)等。

目前治療糖尿病藥物很難保證血糖的穩態，血糖的波動導致并發癥的控制并不理想。因此，提供一種易于檢測的生物標志物，盡早的發現血糖的異常波動,有效預防危及生命的并發癥的發生發展十分重要。

近年來,外泌體(exosomes, Exos)不僅被認為是代謝性疾病的生物標志物，而且與疾病的發病的病因有關。因此，有關糖尿病?期患者外泌體相關研究可能會幫助醫學工作者識別出具有患糖尿病風險的病人，并且可以提供患者發病原因的信息，來源于糖尿病患者的外泌體中的 miRNA 還可以監測病情的發展情況,使人類對于糖尿病有更加深入的了解。

近幾年，外泌體中的 miRNA 在糖尿病中作用的研究已經成為熱點，這可能會為治療糖尿病開發出新的治療藥物或是藥物的運輸載體。

外泌體富含 mRNAs、microRNAs、lncRNAs 和蛋白質等，可以介導細胞增殖、細胞分化、細胞存活、 免疫調節與組織再生。外泌體還能夠通過血液 循環到達機體的各個組織與器官，釋放內容物影響細胞的生理病理狀態，與多種疾病的發生發展密切相關。

截至目前，全球注冊的有關細胞外泌體治療糖尿病的臨床試驗有243項。其中我國注冊項目46項，主要涉及1型糖尿病、2型糖尿病及糖尿病血管病變、神經病變、糖尿病足等并發癥的治療。總之，近年來外泌體在糖尿病及其并發癥診斷與治療方面的應用前景獲得了廣泛關注。

1.外泌體在糖尿病治療中的應用研究

外泌體可在細胞間傳遞生物活性分子，對靶細胞產生明顯的生物學效應，理論上為開發新的治療應用提供了應用基礎。?

外泌體作為治療載體有以下 優點：患者自身血液中分離出的外泌體具備免疫相容性；外泌體因其自身機構特點，可穿過血腦屏障， 有更高的組織相容性；外泌體具備與其來源細胞相似的功能，如間充質干細胞釋放的外泌體具有 與其類似的免疫調節作用，可誘導組織再生。?

改善糖耐量，提高胰島素敏感性

在高脂肪飲食和鏈脲佐菌素注射下誘導的 2 型 糖尿病大鼠模型中，尾靜脈注射人臍帶間充質干細胞來源外泌體可以改善糖耐量，提高胰島素敏感性， 表現為空腹血糖明顯下降和大鼠體重顯著降低。?

研究顯示，鼠外泌體源 miR-106b-5p 和 miR-222-3p 可參與骨髓移植誘導的 β細胞再生，且靜脈注射相 應的 miRNA 模擬物可促進損傷后 β細胞的增殖，改善胰島素缺乏性糖尿病患者的高血糖；骨髓移植可增加血清外泌體中 miR-106b-5p 和 miR-222-3p 的水 平；miR-106b-5p 和 miR-222-3p 抑制骨髓移植誘導 的 β細胞再生，外源性給藥 miR-106b 和 miR-222 促 進創傷后 β細胞再生，從而改善糖尿病大鼠的血糖水平。

研究發現，外泌體對改善糖尿病患者胰島功能和肝臟糖脂代謝有顯著功效，患者治療后實現降糖或停用胰島素，C 肽水平升高，生活質量提升。

臨床研究發現，糖尿病患者接受外泌體移植治療1年后，血糖控制水平較移植前明顯改善，糖化血紅蛋白顯著下降，檢查顯示移植的胰島細胞存活并保持良好功能，胰島功能恢復有效率達90%以上。

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促進受損胰腺β細胞修復再生

糖尿病的病理解剖均呈現為細胞損傷性疾病。由于胰島β細胞的功能被破壞缺失，造成胰島β細胞數量減少，胰島素分泌不足或胰島素產生抵抗，從而導致血糖升高，形成糖尿病。

外泌體療法以其極強的自我更新能力及多向分化潛能成為獲得大量胰島β細胞的最佳種子細胞來源。目前已證實人臍帶間充質干細胞、人誘導多能干細胞來源間充質干細胞可以分化為胰島素分泌細胞。

通過將外泌體移植到糖尿病患者體內，利用細胞外泌體的生物學特性，重啟患者機體自身修復和再生能力，不斷修復體內受損的胰島組織和替代受損的胰腺β細胞，恢復胰島功能，促進胰島素分泌，從而達到臨床治愈糖尿病及其并發癥目的。

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2.外泌體在糖尿病并發癥診斷中的應用研究?

糖尿病患者體內長期高血糖水平和微炎癥環境，使大血管、微血管受損，可危及心、腦、腎、眼、足等器官及周圍神經，引發糖尿病并發癥，如糖尿病腎 病、糖尿病視網膜病變以及糖尿病心血管疾病等。?

在糖尿病并發癥中，隨著病情的發展，循環外泌體也 出現了一系列變化：糖尿病腎病的尿外泌體 WT1 （Wilms tumor 1）miRNA 明顯增加，可作為糖尿病腎病患者的診斷標志物，且體外實驗表明高糖處理的 足細胞中 WT1 表達降低，即高糖刺激顯著影響足細胞的穩態平衡，導致 WT1 的細胞質易位，并釋放含 有 WT1 蛋白和 mRNA 的外泌體。

外泌體攜帶的 hsa_circ_0005015 表達在糖尿病視網膜中顯著上調， 即糖尿病視網膜病變患者的視網膜前纖維血管膜的 circ_0005015 表達明顯高于非糖尿病患者特發性視網膜前膜，且糖尿病視網膜病變患者血漿中的 circ_ 0005015 表達升高對比白內障患者和健康對照者具有一定特異性，有望成為糖尿病視網膜病變的潛在 生物標志物。

3.外泌體在糖尿病并發癥治療中的應用研究

外泌體在糖尿病視網膜病變治療中的應用

研究發現，視網膜組織中外泌體攜帶 miR-222 的表達水平與血清葡萄糖濃度之間存在顯著的負相關，并與血清胰島素呈顯著正相關，miR-222 在糖尿 病對照組的視網膜組織中表達顯著降低。在鏈脲佐菌素誘導的糖尿病家兔模型中，靜脈、結膜下和眼內注入間充質干細胞外泌體，可以促進兔糖尿病視網膜變性的修復，即間充質干細胞衍生的外泌體通過其向視網膜細?傳遞 miR-222 的作用，在視網膜組織修復中發揮重 要作用。

外泌體在糖尿病腎病治療中的應用?

糖尿病長期高血糖浸潤和微炎癥環境可導致腎臟實質性損傷，間質干細胞來源外泌體治療后可顯著降低血糖、血清肌酐、尿素氮和尿蛋白排泄量水平，改 善腎臟結構與功能。?

此外，在鏈脲佐菌素誘導的 糖尿病大鼠模型中，尾靜脈注射人尿干細胞來源的 外泌體，可通過抑制 caspase-3 蛋白酶的過表達，促進血管再生和細胞存活，減少足細胞凋亡，表明尿干細胞外泌體可能具有預防糖尿病腎臟損害的能力；人尿來源干細胞外泌體用于糖尿病大鼠，可顯著抑制尿白蛋白肌酐比值，對腎臟起到一定的保護作用。

Balb/c 鼠經鏈脲佐菌素誘導糖尿病后，腎臟重 量、血糖、24h尿微量白蛋白和尿肌酐水平異常升高，反復尾靜脈注射鼠源臍帶間充質干細胞可顯著 改善異常血糖、24h尿微量白蛋白和尿肌酐水平， 也可改善其腎小球肥大、基底膜增厚和纖維化。

外泌體在糖尿病心血管并發癥中的應用

糖尿病大鼠心肌細胞中的心臟保護信號可以通過非糖尿病動物的胞體被激活。分離非糖尿病大鼠和糖尿病大鼠心肌細胞，缺氧復氧后，非糖尿病大鼠的細胞死亡數少于糖尿病大鼠，表明非糖尿病大鼠 心肌細胞中外泌體對細胞有一定保護作用；此外，研 究還發現，糖尿病患者血液中分離出的外泌體不足以保護原代心肌細胞免受缺氧和復氧損傷，而非糖尿病患者血液中的外泌體可將細胞死亡率降低近 20％。由此表明，從血漿或適當的細胞來源中獲得 的外泌體，可能會成為一種糖尿病治療的新型心臟保護劑。

總之，外泌體在體液中的穩定循環及其與反應病程具 有一致性的特點，為外泌體作為糖尿病及其并發癥 的生物標志物提供了基礎。此外，與細胞療法相 比，外泌體療法穩定性更高，儲存和管理更容易，移植安全隱患小；免疫排斥反應可能性低，為開發新的治療應用提供了條件。對外泌體的深入研究可以幫助我們深入了解代謝性疾病的發生機制， 為糖尿病及其并發癥防治提供新的思路與方向。