幹細胞用於糖尿病性心肌病變的治療

112年06月10日

【本篇報導由生技醫藥產業碩士學位學程  陳冬生助理教授研究團隊提供】 　　高糖環境會抑制間葉幹細胞的功能，進而導致間葉幹細胞在修復糖尿病性心肌病變的能力降低。經研究證實，紅酒萃取物“白藜蘆醇”具備保護幹細胞的功效。本研究主要目的是在探討以白藜蘆醇與脂肪幹細胞共同培養，藉由白藜蘆醇的保護功效來強化脂肪幹細胞的活性，接著將增強活性的脂肪幹細胞移植進入糖尿病動物體內，觀察經白藜蘆醇強化的脂肪幹細胞其治療糖尿病性心肌病變的效果較一般脂肪幹細胞移植更好。在糖尿病動物實驗中將動物分成正常組、糖尿病組、糖尿病動物移植一般脂肪幹細胞治療組、糖尿病動物移植白藜蘆醇強化脂肪幹細胞治療組等四組。與正常組動物相比較，發現糖尿病組動物其心肌組織產生下列的病理反應，包括心肌細胞凋亡、心肌組織肥大、心肌組織纖維化、心肌細胞內含抗氧化蛋白質Sirt1表現量調降等，最後導致糖尿病性心肌病變及併發心臟功能衰竭。若以一般脂肪幹細胞移植治療，發現上述病理反應改善狀況有限。更進一步，以白藜蘆醇強化脂肪幹細胞治療，則上述病理反應有明顯改善之外，心臟功能更明顯回復。動物實驗研究結果說明，以白藜蘆醇強化脂肪幹細胞治療糖尿病性心肌病變是可行的，未來可進一步做人體研究，證實白藜蘆醇強化脂肪幹細胞此技術在臨床上具備治療糖尿病性心肌病變的潛力。   　　心肌病變是糖尿病的併發症之一，而長期心肌病變會導致心臟功能衰竭，故糖尿病性心肌病變是目前臨床上迫切需要解決的問題之一。由於幹細胞具備分化的特性，亦即幹細胞可分化變成心肌細胞，並填補及修復心肌病變之處，進而恢復心臟功能。本研究發現紅酒萃取物-白藜蘆醇(Resveratrol)-具有活化幹細胞的特性，亦即幹細胞與白藜蘆醇共同培養後，其治療糖尿病性心肌病變的能力比一般未經白藜蘆醇共同培養的幹細胞來得好。 　　糖尿病會造成心肌組織病變，包括心肌細胞壞死、心肌組織肥大、心肌組織纖維化、心肌組織發炎等病理現象，最後造成心臟功能衰竭而致死。本研究發現，糖尿病大鼠接受幹細胞治療之後，上述的心肌肥大等病理現象獲得改善；更進一步，若以白藜蘆醇共培養強化功能後的幹細胞治療，則上述的病理現象的改善則更顯著。以圖1為例，圖1(a)是心臟超音波圖；圖1(b)是心臟血液射出率(EF%)，射出率愈高，代表心臟功能愈佳。由圖1(b)可知，以白藜蘆醇共培養強化功能後的幹細胞治療，其心臟血液射出率明顯獲得改善(DM+RSVL-ADSC>DM, p<0.05)。此研究結果顯示，白藜蘆醇共培養強化功能後的幹細胞具備臨床上治療糖尿病人併發心肌病變的潛力，為日後糖尿病性心肌病變的病人提供另一條全新的治療途徑。   圖1：糖尿病大鼠心臟功能檢測結果。(a)心臟超音波圖；(b)心臟血液射出率。(Sham, 正常鼠；DM, 糖尿病大鼠；DM+ADSC, 糖尿病大鼠接受一般幹細胞治療；DM+RSVL-ADSC, 糖尿病大鼠接受白藜蘆醇強化幹細胞治療)     原文出處：Chen TS, Chuang SY, Shen CY, Ho TJ, Chang RL, Yeh YL, Kuo CH, Mahalakshmi B, Kuo WW, Huang CY. Antioxidant Sirt1/Akt axis expression in resveratrol pretreated adipose-derived stem cells increases regenerative capability in a rat model with cardiomyopathy induced by diabetes mellitus. J Cell Physiol. 2021 Jun;236(6):4290-4302. https://doi.org/10.1002/jcp.30057

飲用紅葡萄酒防癌？定量紅酒樣品中的白藜蘆醇

109年06月02日

【本報導由化學系　陳頌方教授研究團隊提供】 　　紅酒中含有的大量的多酚物質，「白藜蘆醇(Resveratrol)」是其中之一。白藜蘆醇為植物抵禦細菌入侵時，自然產生的多酚類植物抗毒素。過去研究證實其具抗癌、抗發炎、促進新陳代謝等功效。由1980年代的「法國悖論」口號提出，富含反式白藜蘆醇的葡萄酒有助於降低心血管疾病風險，故以此為出發點開發並驗證專為定量反式白藜蘆醇的檢測方法。整個研究過程中，樣品前處理方法為最重要的環節。本實驗採用直接稀釋法以及快速、簡單、便宜、高效、穩固、安全的QuEChERS前處理技術，以此技術為基礎加以優化並應用至紅酒樣品的前處理。接下來，透過管柱的選擇與移動相比例的調整，建立分離同分異構物反式與順式白藜蘆醇之層析方法，以高靈敏度質譜儀進行微量目標分析物的檢測。本論文首度使用QuEChERS前處理技術搭配高效能液相層析及串聯式質譜儀（HPLC-MS/MS）定量紅酒中反式白藜蘆醇，跳脫QuEChERS僅用於蔬果中多重農藥殘留檢測之框架，有助未來該技術於食品及生物樣品分析等領域上的應用。       　　長期以來，「法國悖論」一口號不間斷地探討著飲用紅酒的習慣是否能降低心血管疾病風險。研究發現紅酒的益處除了花青素和丹寧酸外，其中最大的功臣就是白藜蘆醇，在某些植物遭受病原體侵襲而自然產生的植物抗毒素。它為多酚類化合物，是一種強而有力的抗氧化劑，能夠保護人體細胞免受自由基的損傷。經過長期的研究，反式白藜蘆醇被表明有抗癌、抗發炎、抗心血管疾病等功效之潛力，甚或能調節新陳代謝。健康是現代人共同追求的目標，預防和保健是不可或缺的。 　　完整的分析方法包含樣品採集、樣品前處理、儀器檢測以及數據處理，其中樣品前處理過程至為關鍵。為檢測基質複雜的紅酒樣品中微量反式白藜蘆醇，有必要開發一種靈敏而可靠檢測方法。近年來所提出的QuEChER 前處理技術，有別於傳統萃取目標分析物，採用吸附劑去除複雜樣品的基質干擾以提升前處理過程中目標分析物的回收率。最初旨在針對水果與蔬菜，建立一個快速且低成本的農藥殘留檢測之前處理方法，本研究以此技術為基礎，針對紅酒樣品前處理進行優化以達最佳效率。且透過管柱的選擇與移動相比例的調整，建立分離同分異構物反式與順式白藜蘆醇之層析方法。最後搭配液相層析串聯式質譜(HPLC-MS/MS)儀器開發出一套專為定量紅酒中的反式白藜蘆醇的檢測方法。 　　開發分析方法的過程中，前處理步驟為相當重要的一環，本實驗以QuEChERS技術為基礎加以優化萃取試劑條件與吸附劑的選擇並應用至紅酒樣品，降低了時間與成本並提高了整體目標分析物之回收率，達到最佳的效益，並證明了QuEChERS技術不僅僅只侷限在於檢測農藥殘留的使用。另一方面，為了消除紅酒中反式白藜蘆醇濃度會隨著時間衰減之疑慮，針對開封並保存在冰箱的紅酒進行濃度追蹤，最終結果表示，在一個禮拜內紅酒中反式白藜蘆醇濃度不會隨著開封而流失，由此顯示反式白藜蘆醇結構穩定性高。 　　飲用紅酒的習慣遍布世界各地且與健康關係密不可分，本研究成功開發並驗證專為定量紅酒中反式白藜蘆醇的方法，以QuEChERS技術為基礎加以優化並應用至紅酒樣品前處理，大幅降低樣品基質效應，並搭配LC-MS/MS，分離同分異構物並以高靈敏度之質譜進行檢測。本篇研究成果將有助於未來該技術於食品、生物樣品分析等領域上的應用。