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