Диабет 1 типа и клетки пуповинной крови
Сахарный диабет занимает третье место по распространенности после сердечно-сосудистых и онкологических патологий. Осложнения, которые возникают на фоне сахарного диабета, способны существенно снизить качество жизни, а в некоторых случаях, приводят к инвалидности и ранней смерти. Следует отметить, что открытие инсулина в 1921 году помогло продлить жизнь людям, страдающим диабетом, но инсулин не излечивает заболевание, а помогает его контролировать продолжительный период времени.
Лечение диабета стволовыми клетками пуповинной крови
Сегодня ученые надеются полностью исцелять пациентов, больных сахарным диабетом, при помощи клеточной терапии. Существует несколько подходов в лечении сахарного диабета, но самые эффективные, связаны с применением стволовых клеток пуповинной крови:
- Пересадка донорской ткани поджелудочной железы, которая содержит в нормальном количестве бета-клетки островков лангерханса, продуцирующие инсулин. Уже выполнено около 750 таких операций, но главная проблема, препятствующая широкому внедрению этого метода в медицинскую практику, заключается в нехватке донорского материала.
- Воспроизведение инсулин-продуцирующих бета-клеток из стволовых клеток. Данный метод является достаточно дорогостоящим и затратным, при этом, его эффективность еще не полностью доказана из-за недостатка практического применения.
- Применение инфузий пуповинной крови. Этот метод получил широкое распространение в развитых странах Европы и в США. Доказано, что инфузии пуповинной крови, которая насыщена стволовыми клетками, помогает на длительный период времени снизить и удерживать уровень сахара в крови пациентов, чем существенно улучшает качество их жизни, а также течение заболевания в целом.
- Трансплантация пуповинной крови или гемопоэтических стволовых клеток, взятых из костного мозга донора, но после применения иммуносупессивной терапии. Данный метод на сегодняшний день считается наиболее эффективным в лечении диабета первого типа и наиболее перспективным для широкого применения.
- Трансплантация мезенхимальных стволовых клеток, которые в большом количестве содержатся в костном мозге, плаценте, пуповинной крови, в ткани пупочного канатика и в жировой ткани. Путем многих исследований ученые доказали, что мезенхимальные стволовые клетки способствуют угнетению аутоантител, разрушающих клетки поджелудочной железы. Кроме лечения сахарного диабета, данный способ с успехом можно применять для лечения других аутоиммунных патологий, например, ревматоидного артрита, болезни Крона, рассеянного склероза и прочих.
- Использование клеток-эндотелиальных прогениторов. Данная методика эффективна для лечения осложнений, вызванных сахарным диабетом. К таким осложнениям относятся сосудистые патологии, на фоне которых возникает ишемия нижних конечностей, диабетическая стопа, хронические язвы, слепота, почечная недостаточность. Прогениторы в большом количестве находятся в пуповинной крови, и представляют собой предшественников сосудов, поэтому их применение целесообразно в лечении сосудистой недостаточности, а также в тканевой инженерии для воссоздания клапанов сердца и сосудов.
Все больше будущих родителей в Украине решают сохранить пуповинную кровь после рождения ребенка. Обращаясь в банк пуповинной крови, они хотят знать не только о том, как собирают и обрабатывают биологический материал, но и для лечения каких заболеваний сохраненные клетки можно использовать в будущем. Одна из патологий, при которых стволовые клетки пуповинной крови с успехом применяются уже сейчас — сахарный диабет. Поговорим о том, что представляет собой это заболевание, почему делится на 1 и 2 типы и как в лечении сахарного диабета могут помочь стволовые клетки, выделенные из пуповинной крови и сохраненные в криобанке.
Сахарный диабет: типы и факторы риска развития
По данным Всемирной организации здравоохранения, в мире 422 миллиона человек страдают от сахарного диабета. В Украине по официальной статистике 1 млн. 300 тыс. человек больны сахарным диабетом, однако эндокринологи считают эту цифру заниженной, так как многие люди не подозревают о наличии заболевания — в частности, сахарного диабета 2 типа, и не обращаются к врачу до появления каких-либо симптомов, а они иногда проявляются на стадии, когда в организме уже произошли разрушительные изменения. Статистика ВОЗ свидетельствует, что 1 млн. 500 тыс. смертей ежегодно связаны с последствиями диабета. При этом заболеваемость стабильно растет -за 40 лет она выросла почти в четыре раза. Эксперты связывают это с образом жизни современного человека.
Сахарный диабет бывает в двух разных формах, которые называют 1 и 2 типом диабета. В основе развития диабета 1 типа — нарушение выработки инсулина в организме. Причина развития диабета 2 типа — неэффективное использование инсулина организмом в обменных процессах. Сахарный диабет 1 типа называют также инсулинозависимым (так как пациенты с этим заболеванием вынуждены регулярно вводить инъекции инсулина) и ювенильным (ведь заболевание чаще всего развивается в детском, подростковом и молодом возрасте). Причины его возникновения точно неизвестны.
2 тип сахарного диабета встречается чаще и составляет около 90% всех случаев заболевания. Причины, вызывающие его, связаны с особенностями образа жизни: гиподинамией и нарушениями в питании, провоцирующими появление лишнего веса. Так как на эти факторы риска можно влиять, сахарный диабет 2 типа поддается профилактике. В группе риска развития сахарного диабета люди с ожирением, метаболическим синдромом, а также те, у кого в семье есть случаи заболевания, ведь известно, что СД 2 типа может иметь наследственный характер.
Независимо от типа диабета, в крови возникает гипергликемия, то есть повышенный уровень сахара. Этот показатель является основным диагностическим критерием сахарного диабета. 2 тип сахарного диабета часто долго остается бессимптомным: люди иногда подолгу не обращают внимания на постоянное чувство жажды или повышенную утомляемость, которые являются симптомами заболевания. Как правило, этот тип диабета выявляют у взрослых и пожилых людей. Сахарный диабет 1 типа у детей могут выявить в ходе планового анализа крови. Однако есть признаки, которые заставляют родителей обратиться к врачу. Среди них полиурия (большое количество вырабатываемой организмом мочи, частые обильные мочеиспускания), постоянная жажда, снижение веса у ребенка, нарушения аппетита (очень плохой или повышенный), повышенная утомляемость. Длительное повышение уровня сахара в крови, вызванное 1 или 2 типом диабета, приводит к повреждению сосудов и развитию осложнений: трофических язв нижних конечностей, диабетической ретинопатии, почечной недостаточности, инфарктам, инсультам. Сахарный диабет 1 типа может быть осложнен кетонемией — повышением уровня кетоновых тел в крови, в частности, ацетона, вследствие усиленного процесса распада тканей (кетаболизма).
Сахарный диабет: лечение на современном этапе
Основным подходом в лечении сахарного диабета 1 типа сейчас является введение инсулина. Благодаря инъекциям удается компенсировать дефицит естественного инсулина и избежать разрушительного воздействия повышенного уровня сахара в крови на все органы и системы организма. Инсулин начинают вводить даже в самом раннем возрасте — как только диагностировано заболевание. Кроме того, при сахарном диабете 1 типа проводится и другое лечение, направленное на поддержку поджелудочной железы, снижение токсической нагрузки, а также терапия сопутствующих патологий. Так как жизнь пациента на заместительной инсулиновой терапии далеко не всегда имеет высокое качество, ученые ищут способы освободить пациента от ежедневных инъекций, без которых пациент просто умрет. Среди наиболее прогрессивных методов — применение препаратов стволовых клеток. Есть надежда, что в будущем лечение стволовыми клетками даст возможность вылечить сахарный диабет, ведь сегодня уже возможно с помощью биопрепаратов на их основе влиять на поджелудочную железу, которая в норме должна вырабатывать инсулин. Сейчас стволовые клетки пуповинной крови позволяют значительно улучшить состояние пациентов при сахарном диабете. Благодаря клеточной терапии есть возможность
- снизить дозы и частоту введения препарата инсулина
- нормализовать обменные процессы, в том числе те, которые влияют на содержание глюкозы в крови
- улучшить состояние всех органов, страдающих от повышенного уровня сахара
- улучшить состояние мелких сосудов и периферических нервов, поражение которых обычно происходит при сахарном диабете любого типа
Лечение сахарного диабета 2 типа включает применение сахароснижающих препаратов, средств для нормализации уровня липидов крови, диету, физическую активность. В некоторых случаях благодаря избавлению от лишнего веса, регулярным физическим нагрузкам, отказу от продуктов, повышающих уровень сахара в крови болезнь удается держать под контролем без применения медикаментов. При сахарном диабете 2 типа большие перспективы также имеет использование препаратов стволовых клеток. Метод лечения стволовыми клетками позволяет
- восстановить чувствительность клеток к инсулину (снизить инсулинорезистентность)
- нормализовать уровень глюкозы в крови
- нормализовать липидный обмен
- защитить клетки сосудов
- улучшить микроциркуляцию во всех органах
- снизить вероятность осложнений сахарного диабета.
В результате введения стволовых клеток снижается показатель гликозилированного гемоглобина (HbA1c), пациенту легче контролировать показатели сахара в крови с помощью диеты или с меньшими дозами сахароснижающих препаратов.
На современном этапе медицина — в том числе, клеточная — не предлагает полного излечения от сахарного диабета 1 или 2 типа. Однако исследования продолжаются, ведь сахарный диабет и его осложнения снижают качество и продолжительность жизни миллионов людей во всем мире. Сохранив пуповинную кровь при рождении ребенка сегодня, завтра вы подарите ему шанс на лечение тяжелых заболеваний, в том числе — сахарного диабета. Уже сейчас имеются данные, что применение препаратов собственной пуповинной крови у детей с сахарным диабетом 1 типа позволяет снизить дозы вводимого инсулина. В Институте клеточной терапии имеется положительный опыт лечения сахарного диабета и его осложнений в рамках клинических исследований, в том числе критической ишемии и трофических язв нижних конечностей, а также диабетической стопы. В мире продолжаются исследования, в ходе которых ученым удалось преобразовать стволовые клетки в бета-клетки поджелудочной железы, продуцирующие инсулин. Вполне возможно, что через несколько лет ученые смогут смело сказать, что благодаря стволовым клеткам диабет излечим.
Стволовые клетки пуповинной крови «восстанавливали» Т-клетки иммунной системы людей с диабетом 1-го типа, поэтому их поджелудочная железа снова начала вырабатывать инсулин, тем самым снижая количество инсулина, необходимого им для введения. Таковы результаты исследования, проведенного под руководством д-ра Йонг Чжао из Университета штата Иллинойс в Чикаго, которые были опубликованы в Интернете во вторник в открытом доступе в журнале BMC Medicine.
Диабет первого типа развивается, когда собственная иммунная система организма атакует и разрушает бета-клетки поджелудочной железы, вырабатывающие инсулин. В результате, организм не может вырабатывать инсулин, в результате чего глюкоза в крови достигает опасных уровней и повреждает все органы в организме.
В своей справочной информации исследователи отмечают, что тесты на мышах и клетках пациентов с диабетом показали, что мультипотентные клетки, полученные из пуповинной крови, «могут контролировать аутоиммунные реакции путем изменения регуляторных Т-клеток (Tregs) и клонов Т-клеток, специфичных для человеческого острова бета-клеток».
Пуповинная кровь — это кровь, которая собирается из плаценты и пуповины после родов. Это богатый источник стволовых клеток, которые могут лечить целый ряд заболеваний крови и генетики.
В своей статье исследователи описывают, как они разработали методику под названием «терапия стволовыми клетками», в которой кровь больного диабетом циркулирует через замкнутую систему, отделяющую лимфоциты (класс иммунных клеток, который включает Т-клетки) от цельной крови и совместно культивирует их со стволовыми клетками пуповинной крови от здоровых доноров в течение 2-3 часов перед возвращением «восстановленного лимфоцитов» пациента в организм.
Для этого небольшого исследования, проводимого в рамках фазы 1-2 под открытым обозначением, было отобрано 15 пациентов с диабетом 1-го типа в возрасте от 15 до 41 года (медиана 29 лет) с диабетическим анамнезом от 1 до 21 года (медиана 8 лет).
Все пациенты, за исключением трех (контрольная группа), один раз прошли курс терапии с помощью стволовых клеток. Контроль подвергался фиктивному лечению, в ходе которого они не получали образования в клетках.
Исследователи проверили прогресс пациентов через 4, 12, 24 и 40 недель после лечения. У шести пациентов, проходивших терапию, остаточная бета-клеточная функция (сахарный диабет умеренного типа 1) была остаточной, у шести других — отсутствовала (тяжелый диабет 1 типа).
Результаты показали, что медианная суточная доза необходимого инсулина снизилась на 38% на 12 неделе у шести пациентов с умеренным диабетом и на 25% у пациентов с тяжелым диабетом. Не было никаких изменений в требуемой дозе инсулина для контроля.
Все пациенты, получившие терапию с использованием стволовых клеток, также показали повышенный уровень С-пептида — биомаркера, используемого для измерения эффективности работы бета-клеток (это белковый фрагмент, который остается после инсулина, получаемого в поджелудочной железе).
Уровень С-пептида продолжал улучшаться в течение 24 недель и поддерживался до конца исследования (в течение 40 недель).
Чжао рассказал прессе:
«Мы также видели улучшенный аутоиммунный контроль у этих пациентов. Преподавательская терапия стволовыми клетками увеличила процент регуляторных Т-лимфоцитов в крови людей в группе лечения. Улучшились и другие маркеры иммунной функции, такие как TGF-beta1».
Исследователи подробно описывают улучшения иммунной функции в своей работе:
«У лиц, получавших терапию с использованием стволовых клеток, наблюдалось увеличение экспрессии костимулирующих молекул (в частности, CD28 и ICOS), увеличение количества CD4+CD25+Foxp3+Tregs и восстановление цитокинового баланса Th1Th2Th3».
Жао предлагает аутоиммунный регулятор AIRE в стволовых клетках пуповинной крови опосредовал эти изменения, что в свою очередь позволило панкреатическим островковым бета-клеткам восстановиться.
Не секрет, что стволовые клетки имеют ряд уникальных особенностей, в том числе, способность давать начало всем специализированным тканям в организме. Теоретически стволовые клетки могут «починить» любой орган человеческого тела, пострадавший в результате травмы или болезни, и восстановить его нарушенные функции. Одной из наиболее перспективных областей их применения является лечение сахарного диабета 1 типа. Уже сегодня разработана действующая клиническая методика, которая базируется на использовании мезенхимальных стромальных клеток. С их помощью удается остановить прогрессирующее разрушение островков поджелудочной железы и в ряде случаев восстановить естественный синтез инсулина.
Сахарный диабет 1 типа часто называют инсулинозависимым, подчеркивая таким образом, что пациент с этим диагнозом нуждается в инъекциях инсулина. Действительно, при сахарном диабете 1 типа поджелудочная железа вырабатывает недостаточное количество инсулина – гормона, который необходим клеткам организма, чтобы усваивать глюкозу.
На сегодняшний день сахарный диабет 1 типа признан аутоиммунным заболеванием. Это означает, что его возникновение обусловлено сбоем в работе иммунной системы. По неустановленной причине она начинает атаковать и разрушать бета-клетки поджелудочной железы, вырабатывающие инсулин. Процесс разрушения носит необратимый характер: со временем число функционирующих клеток неуклонно сокращается, а синтез инсулина снижается. Именно поэтому больные сахарным диабетом 1 типа вынуждены постоянно получать инсулин извне и фактически обречены на пожизненное лечение.
Инсулинотерапия, которую назначают пациентам, сопровождается рядом побочных эффектов. Даже если не принимать во внимание дискомфорт и боль, связанные с постоянными инъекциями, а также необходимость соблюдать диету и питаться в строго определенные часы, серьезной проблемой является подбор точной дозы инсулина. Его недостаточное количество приводит к повышению уровня глюкозы в крови, а передозировка опасна вдвойне. Несбалансированная доза инсулина может вызвать гипогликемию: резкое падение уровня сахара, которое сопровождается помутнением или потерей сознания вплоть до наступления комы.
Как можно вылечить сахарный диабет 1 типа?
Регулярные инъекции инсулина, которые пожизненно получает больной сахарным диабетом 1 типа, строго говоря, не являются лечением. Они лишь восполняют дефицит природного инсулина, но не устраняют причину болезни, поскольку не влияют на аутоиммунный процесс. Иными словами, бета-клетки поджелудочной железы продолжают разрушаться даже на фоне терапии инсулином.
Теоретически если сахарный диабет 1 типа был обнаружен на самом начальном этапе (например, у маленького ребенка на стадии предиабета), существует возможность при помощи лекарств подавить воспалительную аутоиммунную реакцию. Таким образом, в организме сохранится некоторое количество жизнеспособных бета-клеток, которые продолжат продуцировать инсулин. Но, к сожалению, у большей части больных к моменту постановки диагноза основная масса бета-клеток уже не функционирует, поэтому такое лечение далеко не всегда эффективно.
В последние десятилетия предпринимались попытки вылечить диабет 1 типа при помощи трансплантации островков поджелудочной железы, содержащих бета-клетки, или всей железы целиком. Однако этой методике присущи серьезные недостатки. В первую очередь, трансплантация является технически сложной и небезопасной процедурой. Кроме того, существенные проблемы связаны с получением донорского материала для пересадки. К тому же, чтобы избежать отторжения трансплантата, пациенты вынуждены постоянно принимать препараты, подавляющие иммунитет.
Значит ли это, что диабет 1 типа неизлечим?
Действительно, диабет 1 типа считается неизлечимым заболеванием. Однако в последние годы был сделан ряд важных открытий и разработаны принципиально новые способы терапии сахарного диабета. Одна из них – биологическая терапия с использованием мезенхимальных стромальных клеток. Ее, в частности, успешно практикует израильский профессор Шимон Славин.
Профессор Шимон Славин
Профессор Шимон Славин, директор международного медицинского центра Biotherapy International, пользуется мировой известностью, благодаря своим научным и клиническим достижениям. Он является одним из создателей методики иммунотерапии рака и фактически положил начало регенеративной медицине – терапии системных заболеваний при помощи стволовых клеток. В частности, профессор Славин был одним из разработчиков инновационной концепции терапии сахарного диабета с использованием мезенхимальных стромальных клеток.
Речь идет о так называемых мезенхимальных стромальных клетках (МСК), которые получают из костного мозга, жировой ткани, пуповинной (плацентарной) ткани. МСК являются одной из разновидностей стволовых клеток и служат предшественниками многих тканей человеческого организма. В частности, в результате деления и специализации МСК могут превращаться в полноценные бета-клетки, способные секретировать инсулин.
Введение МСК фактически запускает заново естественный процесс выработки инсулина. Кроме того, МСК обладают противовоспалительной активностью: они подавляют аутоиммунную реакцию, направленную против собственных тканей поджелудочной железы, и тем самым устраняют причину сахарного диабета 1 типа.
Что представляют собой мезенхимальные стромальные клетки (МСК)?
Тело человека состоит из различных органов и тканей, каждая из которых характеризуется своими уникальными свойствами. Например, клетки, входящие в состав нервной ткани, отличаются по своему строению и функциям от мышечных волокон, а те, в свою очередь, от кровяных телец. При этом все клетки организма происходят от универсальных клеток-прародительниц – стволовых клеток.
Стволовые клетки подразделяются на несколько подвидов, но всех их объединяет общее качество – способность к многократному делению и дифференцировке. Под дифференцировкой понимают «специализацию» – развитие стволовой клетки в определенном направлении, в результате которого формируется та или иная ткань человеческого тела.
Небольшие количества мезенхимальных стромальных клеток (МСК) содержатся в костном мозге и жировой ткани. Их также можно выделить из пуповинной (плацентарной) ткани. В результате дифференцировки МСК образуются клетки хрящевой, костной и жировой ткани, а также из них получают бета-клетки поджелудочной железы, секретирующие инсулин. В ходе многочисленных научных экспериментов было доказано, что МСК обладают противовоспалительным эффектом за счет воздействия на Т-лимфоциты. Это свойство МСК в сочетании со способностью давать начало бета-клеткам открывает широкие возможности их клинического применения при сахарном диабете 1 типа.
Когда терапия МСК особенно эффективна?
Биологическая терапия при помощи МСК – инновационный метод лечения, поэтому окончательные и однозначные выводы о его эффективности делать еще рано. Но можно с уверенностью утверждать, что МСК подавляют активность Т-лимфоцитов – клеток иммунной системы, играющих ключевую роль в разрушении тканей поджелудочной железы. Поэтому крайне целесообразно назначать их пациентам на стадии предиабета или когда часть бета-клеток еще сохранила жизнеспособность и, несмотря на недостаточность инсулина, его синтез все же не прекратился полностью.
Насколько безопасна терапия МСК?
Терапию МСК получили более 550 пациентов с различными заболеваниями, в том числе, люди с сахарным диабетом 1 и 2 типа, и у кого из них не наблюдалось опасных побочных эффектов. В целом, более чем 10-летний опыт терапии и эксперименты на животных моделях позволяют утверждать, что МСК безопасны.
Могут ли МСК вызвать рак?
Как любое новое открытие, терапия МСК порождает массу слухов и домыслов, большинство из которых не имеют ничего общего с действительностью. Чтобы развеять популярные заблуждения, прежде всего, необходимо обозначить принципиальное различие между МСК и эмбриональными стволовыми клетками.
Эмбриональные стволовые клетки действительно опасны, а их трансплантация практически всегда вызывает рак. Однако МСК не имеют с ними ничего общего. Эмбриональные стволовые клетки, как и следует из их названия, получают от эмбриона – зародыша на ранних стадиях внутриутробного развития или из оплодотворенных яйцеклеток. В свою очередь, мезенхимальные стволовые клетки выделяют из тканей взрослого человека. Даже если их источником служит пуповинная (плацентарная) ткань, которую собирают после рождения ребенка, поэтому полученные стромальные клетки формально являются взрослыми, а не молодыми, как эмбриональные.
В отличие от эмбриональных стволовых клеток, МСК не способны к неограниченному делению и поэтому никогда не вызывают рак. Более того, по некоторым данным они даже обладают антираковым эффектом.
3056 просмотров