Liveta Straigytė¹

¹Vilnius University, Faculty of Medicine

Vilnius, Lithuania

Abstract

Diabetes mellitus (DM) is a chronic, progressive disease, so it is important to diagnose and treat this disorder as soon as possible in order to prevent the development and progression of DM complications [1-5]. Adverse effects of drug therapy are often reported during the treatment of DM with conventional therapies (oral antidiabetic drugs, insulin therapy). Therefore, new and more effective methods of DM treatment, that can ensure effective glycemic control, are being actively sought.  Aim: to review the future treatment methods of DM, described in the literature. Methods: analyzed publications in ,,PubMed”, ,,UpToDate” databases, using keywords ,,diabetes mellitus”, ,,gene therapy”, ,,b-cells regeneration”, ,,stem cells”. Articles are included, which discuss the possible future perspectives of DM treatment – gene therapy, and diabetic therapy targeting β -cells and β – cells regeneration, and the application of stem cells in DM treatment.  Results and Conclusions. One of the fastest growing areas for DM treatment is gene therapy. Results from studies in diabetic laboratory animals have shown efficacy of gene therapy in reducing hyperglycaemia [9, 12, 16]. Another, no less important area, is methods of promoting pancreatic β – cell regeneration. One of the possible methods of regeneration is cell trans-differentiation (conversion process from a differentiated cell to other cells). It is thought that the most active β – cell regeneration may occur from pancreatic exocrine cells or pancreatic duct epithelial cells. With this method, the results, while controversial, are encouraging. This requires more detailed research. Also, the stem cell transplantation in the treatment of DM, showed good results. Induced Pluripotent Stem Cells (iPSC) could be used in these studies to avoid ethical concerns. The best results for DM treatment were obtained by transplanting diabetic rats from pancreatic ducts iPSC. Stem cells of other origins, such as those of mesenchymal origin, bone marrow and adipose tissue, are also being studied. Thus, the results obtained in laboratory animal studies offer great hope for the future adaptation of individualized interventions to DM patients using techniques such as gene therapy and stem cell, β – cell regeneration techniques. Of course, further research is needed that would not only use animal models or donor organs, but would take place in a real human micro-environment. However, based on the results of existing studies, it is believed that these methods could potentially lead to better clinical outcomes and are likely to have fewer adverse effects in the treatment of DM.

Keywords: diabetes, gene therapy, stem cells.

Journal of Medical Sciences. May 3, 2021 - Volume 9 | Issue 4. Electronic - ISSN: 2345-0592

207

Medical Sciences 2021 Vol. 9 (4), p. 207-215

Future perspectives in the treatment of diabetes: a literature

review

Liveta Straigytė

1

1

Vilnius University, Faculty of Medicine

Vilnius, Lithuania

Abstract

Diabetes mellitus (DM) is a chronic, progressive disease, so it is important to diagnose and treat

this disorder as soon as possible in order to prevent the development and progression of DM

complications [1-5]. Adverse effects of drug therapy are often reported during the treatment of DM with

conventional therapies (oral antidiabetic drugs, insulin therapy). Therefore, new and more effective

methods of DM treatment, that can ensure effective glycemic control, are being actively sought. Aim: to

review the future treatment methods of DM, described in the literature. Methods: analyzed publications

in ,,PubMed", ,,UpToDate" databases, using keywords ,,diabetes mellitus", ,,gene therapy", ,,b-cells

regeneration", ,,stem cells". Articles are included, which discuss the possible future perspectives of DM

treatment - gene therapy, and diabetic therapy targeting β -cells and β - cells regeneration, and the

application of stem cells in DM treatment. Results and Conclusions. One of the fastest growing areas

for DM treatment is gene therapy. Results from studies in diabetic laboratory animals have shown

efficacy of gene therapy in reducing hyperglycaemia [9, 12, 16]. Another, no less important area, is

methods of promoting pancreatic β - cell regeneration. One of the possible methods of regeneration is cell

trans-differentiation (conversion process from a differentiated cell to other cells). It is thought that the

most active β - cell regeneration may occur from pancreatic exocrine cells or pancreatic duct epithelial

cells. With this method, the results, while controversial, are encouraging. This requires more detailed

research. Also, the stem cell transplantation in the treatment of DM, showed good results. Induced

Pluripotent Stem Cells (iPSC) could be used in these studies to avoid ethical concerns. The best results

for DM treatment were obtained by transplanting diabetic rats from pancreatic ducts iPSC. Stem cells of

other origins, such as those of mesenchymal origin, bone marrow and adipose tissue, are also being

studied. Thus, the results obtained in laboratory animal studies offer great hope for the future adaptation

of individualized interventions to DM patients using techniques such as gene therapy and stem cell, β -

cell regeneration techniques. Of course, further research is needed that would not only use animal models

or donor organs, but would take place in a real human micro-environment. However, based on the results

of existing studies, it is believed that these methods could potentially lead to better clinical outcomes and

are likely to have fewer adverse effects in the treatment of DM.

Keywords: diabetes, gene therapy, stem cells.

Journal of Medical Sciences. May 3, 2021 - Volume 9 | Issue 4. Electronic - ISSN: 2345-0592

208

Cukrinio diabeto gydymo ateities perspektyvos: literatūros

apžvalga

Liveta Straigytė

1

1

Vilniaus Universitetas, Medicinos fakultetas

Vilnius, Lietuva

Santrauka

Cukrinis diabetas (CD) - yra lėtinė, progresuojanti liga, todėl svarbu kiek įmanoma greičiau

diagnozuoti ir pradėti gydyti šį sutrikimą, tam, kad būtų užkirstas kelias CD komplikacijų atsiradimui bei

progresavimui [1-5]. Gydant CD įprastais gydymo metodais (peroraliniai antidiabetiniai medikamentai,

insulinoterapija), neretai patiriama nepageidaujamų medikamentinės terapijos poveikių. Todėl yra

aktyviai ieškoma naujų CD gydymo metodų, galinčių užtikrinti efektyvią glikemijos kontrolę. Tikslas:

apžvelgti literatūroje aprašomus ir plačiai tyrinėjamus CD ateities gydymo metodus. Metodika:

analizuotos publikacijos duomenų bazėse ,,PubMed", ,,UpToDate", pasitelkiant raktažodžius ,,diabetes

mellitus", ,,gene therapy", ,, β -cells regeneration", ,,stem cells". Įtraukti straipsniai, kuriuose aptariamos

galimos CD gydymo ateities perspektyvos - genų terapija bei metodai, nukreipti į kasos β - ląsteles, jų

regeneraciją, replikaciją ir kamieninių ląstelių taikymą CD gydyme. Rezultatai ir apibendrinimas.

Viena sparčiausiai tobulinamų sričių CD gydymui yra genų terapija. Tyrimuose su laboratoriniais

gyvūnais, turinčiais diabetą, gauti rezultatai parodė genų terapijos taikymo efektyvumą, reikšmingai

sumažinant hiperglikemiją [9, 12, 16]. Kita, ne mažiau svarbi sritis yra kasos β - ląstelių regeneracijos

skatinimo metodai. Vienas iš galimų regeneracijos metodų - ląstelių transdiferenciacija (vieno tipo

ląstelių virtimas kito tipo ląstelėmis). Manoma, kad aktyviausiai β - ląstelių regeneracija gali vykti iš

kasos egzokrininių ląstelių arba kasos latakų epitelinių ląstelių. Taikant šį metodą, rezultatai

kontraversiški, todėl reikalingi detalesni tyrimai. Taip pat gerais rezultatais neatsilieka ir kamieninių

ląstelių persodinimo metodika gydant CD. Vengiant kylančių etinių problemų, šiems tyrimams galėtų

būti naudojamos indukuotos pliuripotentinės kamieninės ląstelės (iPKL). Geriausi rezultatai CD gydymui

gauti persodinant diabetinėms žiurkėms iš kasos latakų paimtas iPKL. Taip pat atliekami tyrimai ir su

kitos kilmės kamieninėmis ląstelėmis - mezenchiminės kilmės, kaulų čiulpų bei riebalinio audinio

kamieninėmis ląstelėmis. Taigi, šiuo metu gauti rezultatai atliekant tyrimus su laboratoriniais gyvūnais

teikia daug vilčių ateityje turėti galimybę pritaikyti individualizuotas intervencijas sergantiesiems CD

žmonėms, pasitelkiant tokius metodus kaip genų terapiją ir kamienines ląsteles, β - ląstelių regeneraciją

skatinančius metodus. Žinoma, reikalingi tolimesni tyrimai, kuriuose būtų naudojami ne vien gyvūnų

modeliai ar donoriniai organai, tačiau jie vyktų realioje žmogaus organizmo mikroaplinkoje. Tačiau

remiantis jau esamų tyrimų rezultatais, manoma, kad šie metodai potencialiai galėtų padėti pasiekti

geresnių klinikinių rezultatų ir, tikėtina, kad turėtų mažesnį nepageidaujamą poveikį gydant CD.

Raktiniai žodžiai: diabetas, genų terapija, kamieninės ląstelės.

Journal of Medical Sciences. May 3, 2021 - Volume 9 | Issue 4. Electronic - ISSN: 2345-0592

209

Įvadas

Cukrinis diabetas (CD) - tai lėtinė,

progresuojanti liga, atsirandanti dėl

sumažėjusios insulino sekrecijos kasos beta

ląstelėse ir sumažėjusio audinių jautrumo

insulinui, priklausomai nuo CD tipo [1]. CD

gali būti skirstomas į keletą tipų, tačiau

dažniausiai yra diagnozuojamas 1 ir 2 tipo CD

[1]. 1 tipo CD siejamas su sumažėjusia insulino

produkcija dėl kasos beta ląstelių autoimuninės

destrukcijos, o 2 tipo CD yra būdinga sumažėjęs

periferinių audinių jautrumas insulinui bei

sumažėjusi insulino sekrecija [1]. Kalbant apie

CD, vienas svarbiausių aspektų - ankstyva

diagnostika ir šios ligos gydymas, tam, kad būtų

užkirstas kelias ir/ar sulėtinama potencialių CD

komplikacijų, tokių kaip diabetinė nefropatija,

retinopatija, neuropatija bei širdies ir

kraujagyslių ligos, atsiradimas ir/arba

progresavimas [2-5]. CD lemia dideles

medicinines, socialines ir ekonomines

problemas daugelyje Pasaulio šalių [6]. Tam,

kad būtų galima sumažinti dėl šio susirgimo

atsirandančią ,,socioekonominę naštą", svarbu

skirti dėmesį mokslo pažangai CD gydymo

technologijų tobulinimo bei jų plėtros srityse

[7]. Pastaruoju metu svarbios CD gydymo

tobulinimo ateities kryptys, yra terapiniai

metodai, nukreipti į β - ląstelių regeneracijos

galimybes bei taip pat aktuali ir daug žadanti

mokslo kryptis - genų terapija ir jos taikymas

CD gydyme [8]. Remiantis literatūros

duomenimis, genų terapija skirstoma į susijusią

su virusais ir nesusijusią su virusais. Viename iš

tyrimų buvo nustatyta, kad adeno - asocijuoto

viruso (AAV) vektoriumi pagrįsta genų terapija

sustiprina ilgalaikę glikemijos kontrolę bei gali

užkirsti kelią antrinėms CD komplikacijoms [9].

Šiame straipsnyje bus apžvelgiamos minėtos

aktualiausios ir plačiai mokslinėje literatūroje

aprašomos ateities CD gydymo perspektyvos:

genų terapijos taikymas ir terapiniai metodai,

nukreipti į kasos β - ląsteles bei jų regeneraciją.

Genų terapija

Genų terapija gali būti apibrėžiama kaip

tam tikros genetinės medžiagos integravimas į

specifines tikslines ląsteles, siekiant užkirsti

kelią tam tikrai ligai ar ją išgydyti. Genų

terapijos esmė CD gydyme - funkcinių genų

(pvz.: insulino geno) įvedimas į žmogaus

organizmo tikslines ląsteles, kurios galėtų

užtikrinti pakankamą insulino sekreciją. Yra

keletas skirtingų metodų, kuriuos naudojant

insulino genas gali būti įvedamas į įvairius

audinius/ląsteles, tokius kaip raumenys, kasa,

kepenys, adipocitai. Vienas jų - virusinių

vektorių (dažniausiai - lentivirusų, AAV

vektorių) technologijų pritaikymas bei galimi

kiti metodai, nesusiję su virusais: geno perneša

liposomose ar grynos deoksiribonukleorūgšties

(DNR) molekulės injekavimas [10]. Taip pat

įdomu tai, kad tyrinėjant in vitro žarnyno

enteroendokrinines K-ląsteles, buvo nustatyta,

kad jos turi daug panašumų į kasos β - ląsteles.

Šios ląstelės sintetina nuo gliukozės

priklausomą insulinotropinį polipeptidą (GIP)

bei turi prohormono konvertazes, svarbias

proinsulino konvertavimo procesams.

Tyrimuose dažnai naudojamos transgeninės

pelės su diabetu, išprovokuotu panaudojant

Streptozotociną (vaistą, slopinantį insulino

išskyrimą iš kasos β - ląstelių). Atlikus

genetines modifikacijas naudojant šių pelių

enteroendokrinines K - ląsteles, ir GIP

promotorių, buvo gauta insulino sekrecija iš šių

ląstelių, galinti užtikrinti normalią gliukozės

koncentraciją plazmoje [11]. Tai rodo, kad

enteroendokrininės K - ląstelės gali susintetini

pakankamą insulino kiekį gliukozės

homeostazės užtikrinimui.

Visai neseniai buvo pristatytas genų

terapijos metodas, pagrįstas tiek insulino, tiek

gliukokinazės genų ekspresija griaučių raumenų

ląstelėse, panaudojant AAV vektorius

genetinėms modifikacijoms. Pagrindinės

priežastys, kodėl pasirenkama AAV vektoriai

yra tai, kad jie sukelia nestiprią imuninę

reakciją, bei gali užkrėsti tiek besidauginančias

ląsteles, tiek ir ramybės būsenoje esančias

(,,miegančias") ląsteles, neintegruodami ląstelės

- šeimininkės genomo. Dėl šių savybių AAV

vektoriai yra vieni geriausių kandidatų genų

terapijos taikymui. Remiantis literatūra,

akivaizdu, kad normoglikemija gali būti

ilgalaikės efektyvios genų terapijos taikymo CD

Journal of Medical Sciences. May 3, 2021 - Volume 9 | Issue 4. Electronic - ISSN: 2345-0592

210

gydymui rezultatas, nenaudojant egzogeninio

insulino injekcijų [9]. Kaip vienas iš pavyzdžių

yra tyrimas [12], kuriame tirti laboratoriniai

gyvūnai (pelės bei šunys), turintys diabetą,

išprovokuotą stretozotocino. Jiems buvo atlikta

insulino ir gliukokinazės genų įvedimas į

skeleto raumenis, panaudojant AAV vektorius.

Šių dviejų genų ekspresija aktyvina GLUT4

(vieno iš gliukozės pernašos baltymų) ir

gliukokinazės fermento ekspresiją bei

translokaciją, o tai palengvina gliukozės

įsisavinimą ir sunaudojimą minėtose skeleto

raumenų ląstelese ir tuo pačiu padeda sumažinti

gliukozės koncentraciją plazmoje. Taip pat

gliukokinazės fermentas palengvina gliukozės

fosforilinimo procesus skeleto raumenyse ir

atlieka gliukozės jutiklio funkciją -

reaguodamas į gliukozės koncentracijos

pakitimus kraujyje, padeda užtikrinti reikiamą

insulino kiekį normoglikemijos palaikymui.

Pastaruoju metu daug dėmesio kreipiama į

tyrimus, kuriuose naudojamas laboratorinių

pelių humanizuotas kepenų modelis. Viename iš

tyrimų [13] buvo naudojamas AAV 2-ojo

serotipo vektorius, kuris į kepenų ląsteles

pernešė kasos ir dvylikapirštės žarnos

homeobox - 1 geną (kitaip vadinamo insulino

promotoriaus faktorių - 1-ąjį), koduojantį kasos

β - ląstelių vystymąsi ir brendimą. Pasitelkus

fluorescentinę mikroskopiją, buvo nustatyta

fluorescuojančiųjų baltymų ekspresija, o tai

rodo, kad insulino promotoriaus faktoriaus 1-ojo

genas lemia ektopinę insulino sekreciją

kepenyse ir tokiu būdu gali būti užtikrinama

geresnė glikemijos kontrolė bei efektyviai

sumažinama gliukozės koncentracija diabetu

sergančių pelių kraujyje.

Taip pat dar vienas svarbus genas,

apibrėžiantis endokrininę kasos vystymosi

kryptį, yra neurogeninas 3 (Ngn3) [14]. Šio

geno įvedimas į kepenų ląsteles, panaudojant

adenovirusą, taip pat lemia insulino produkciją

ir aktyvina kepenų ovaliųjų ląstelių

transdiferenciaciją (konversiją į kito tipo

ląsteles). Visgi, manoma, kad idealu būtų

nukreipti procesą į promotorius esančius kito

tipo ląstelėse, kuriose būtų pavyzdžiui kepenų

tipo pyruvato kinazė (L - PK), gliukozės 6 -

fosfatazė (G6Pase), fosfo - enolpiruvato

karboksikinazė (PEPCK), S - 14, albuminas, ar į

insuliną panašų augimo faktorių surišantis

baltymas - 1 (IGFBP - 1). Aktyvinant šių

promotorių genus, hepatinės insulino genų

terapijos metu yra gaunama insulino sekrecija,

tačiau pastebėta, kad ji yra silpna, nes šie genai

kepenų ląstelėse yra per silpnai aktyvinamai,

net ir veikiant juos sąlyginai stipriais

promotoriais (tokiais kaip citomegalovirusas)

[15].

Journal of Medical Sciences. May 3, 2021 - Volume 9 | Issue 4. Electronic - ISSN: 2345-0592

211

Kita genų terapijos kryptis nesusijusi su

virusais. Pagrindinis nevirusinis genetinės

medžiagos perkėlimo metodas - tiesioginė

plazmidinės DNR su insulino fragmentais,

grynos arba integruotos liposomose, injekcija

(intraveninė, intraportinė, intraraumeninė).

Retrospektyviais duomenimis, šios plazmidinės

DNR injekcija į laboratorinių žiurkių, su

stretozotocino indukuotu diabetu, kepenis ir

skeleto raumenis, lėmė normoglikemiją

atitinkamai 1 savaitę ir 30 savaičių [16].

Apibendrinant galima teigti, kad

nevirusiniai metodai laikomi saugiais,

ekonomiškai efektyviais, paprastais naudoti

metodais, nesukelia imuninio atsako, tačiau

paprastai turi mažesnį genų integravimo

efektyvumą, lyginant su virusiniais genų

integravimo metodais [17].

Terapiniai metodai, nukreipti į kasos β -

ląsteles

Kaip jau minėta, 1 tipo CD yra siejamas

su β - ląstelių funkcijos sutrikimu ir jų

destrukcija. Ląstelių transdiferenciacija

(konversija į kito tipo ląsteles), kamieninių

ląstelių taikymas bei β - ląstelių replikacijos

aktyvinimas - literatūroje plačiai aprašomi

pagrindiniai terapiniai metodai, kuriuose

taikiniu tampa kasos β - ląstelės, bandant

įvariais būdais atstatyti jų funkciją, sunaikintas

kasos β - ląsteles bei insulino sekreciją [18-33].

Transdiferenciacija - tai endogeninis

konversijos procesas, skirtingos diferenciacijos

ląstelių virtimas kito tipo ląstelėmis. Šis

procesas pagrįstas ląstelės užprogramavimu,

tam, kad kasos β - ląstelės galėtų regeneruoti iš

kito tipo ląstelių arba regeneruotų iš suaugusio

žmogaus kasos β - ląstelių pirmtakių

(neogenezės procesas) [19-20]. Pastaraisiais

metai mokslininkai aktyviai tiria β - ląstelių

regeneracijos galimybes iš skirtingų tipų ląstelių

[19]. Rezultatai, nors ir kontraversiški, tačiau

teikia vilčių. Daroma prielaida, kad β - ląstelių

neogenezė iš kasos pirmtakinių ląstelių gali

prasidėti kasos latakuose po gimimo. Taip pat

yra tyrimų, įrodančių, kad β - ląstelės gali

daugintis ir bręsti suaugusio žmogaus kasos

latakiniame audinyje [19]. Todėl manoma, kad

tinkamiausios ląstelės ,,kandidatės" β - ląstelių

regeneracijai yra kasos egzokrininės ląstelės,

kaip pavyzdžiui, acinarinės arba kasos latakų

epitelinės ląstelės dėl šių ląstelių giminingumo

kasos β - ląstelėms ir diferenciacijos potencialo.

Buvo manyta, kad kasos latakų ląstelės gali

pačios savaime transdiferencijuotis į β - ląsteles,

tais atvejais, kai β - ląstelių pažeidimas įvyksta

dėl kasos latako sukelto pažeidimo, pavyzdžiui

atliekant jo perrišimą. Tačiau naujausias tyrimas

[12], kuriame buvo atliekamos eksperimentinės

manipuliacijos su latakais, nebuvo pastebėta,

kad pažeistos β - ląstelės regeneruotų iš kasos

latakų ląstelių, todėl šiai teorijai pagrįsti

reikalingi tolimesni tyrimai. Taip pat, šalia

tyrimų, vertinančių pirmtakinių kasos ląstelių

transdiferenciaciją į kasos β - ląsteles, yra

duomenų ir apie kasos α ir net δ - ląstelių

gebėjimą virsti kasos β - ląstelėmis [21], tačiau

šioms teorijoms patikrinti reikalingi taip pat

tolesni tyrimai, kuriuose būtų naudojami ne

vien tik gyvūnų modeliai ar donoriniai organai,

tačiau jie vyktų realioje žmogaus organizmo

mikroaplinkoje.

Likus daug neatsakytų klausimų apie

kasos ląstelių transdiferenciacijos galimybes,

ieškoma alternatyvių kasos β - ląstelių atkūrimo

galimybių. Viena jų galėtų būti embrioninių

kamieninių ląstelių (EKL) panaudojimas. Yra

žinoma, kad embriono vystymosi metu kasos

epitelio pliuripotentinės pirmtakinės ląstelės

diferencijuojasi į skirtingų linijų ląsteles, tokias

kaip kasos latakų ląstelių linija, egzokrininių ir

endokrininių ląstelių linijas. Tačiau pagrindinė

problema kamieninių ląstelių naudojimo, tiek

tyrimuose, tiek klinikinėje praktikoje, yra

kylantys apribojimai dėl etinių problemų, nes

yra reikalingos ankstyvosios vystymosi stadijos,

5-7 dienų amžiaus embriono, kamieninės

ląstelės. Bandant išvengti šio apribojimo,

kuriamos indukuotos pliuripotentinės

kamieninės ląstelės (iPKL, angl.- induced

Pluripotent Stem Cell). Tai yra somatinės (pvz.:

odos, riebalų) ląstelės su ,,perprogramuotu''

branduoliu, įterpiant į jas specialius genus,

dažnai virusų pagalba, tam, kad jos įgautų EKL

būdingų savybių. Šios ląstelės, kaip ir EKL,

turi galimybę diferencijuotis į visų gemalinių

sluoksnių (ektodermos, endodermos ir

mezodermos) ląstelių linijas. Iš kasos latakų

paimtos iPKL yra veikiamos keletos faktorių:

Klf4, lenti - Oct3/4, Sox2 and c - Myc

retroviruso [22]. Visai neseniai pateikti

klinikinių tyrimų rezultatai rodo, kad yra gautos

ląstelės, kurios gali diferencijuotis į β - ląsteles,

labai panašias į kasos β - ląsteles, išskiriamas iš

žmogaus organizmo [23]. Po šių ląstelių

transplantavimo į diabetinių pelių organizmą,

per 2 savaites laiko iš kamieninių ląstelių

susidariusios β - ląsteles sekretavo insuliną,

reaguodamos į gliukozės koncentraciją krauyje

ir efektyviai palaikė normoglikemiją. Šie

rezultatai nuteikia labai viltingai dėl galimybės

ateityje taikyti EKL arba iPKL kaip β -

ląstelių pakaitinę terapiją žmonėms, sergantiems

CD [24]. Be viso to, literatūroje yra daug

tyrimų, kuriuose aptariami mezenchiminių

Journal of Medical Sciences. May 3, 2021 - Volume 9 | Issue 4. Electronic - ISSN: 2345-0592

212

kamieninių ląstelių (MKL) terapijos taikymo

pranašumai gydant CD. MKL taikymas yra

pagrįstas imunomoduliaciniais mechanizmais.

Naudojant MKL yra sukuriama mikroaplinka,

kurioje β - ląstelės yra regeneruojamos, o

destrukciją sukeliančios ląstelės T - Helper1

(Th1) yra iš dalies slopinamos [25]. Nors šiose

studijose mokslininkai sutaria, kad taikant MKL

terapiją, hiperglikemijos kontrolė pagerėja,

tačiau remiantis patikimais histologiniais

įrodymais, kurie rodo, kad nediferencijuotos

MKL tiesiogiai neregeneruoja β - ląstelių,

siūloma MKL naudoti tik kartu su kitais

standartiniais CD gydymo metodais arba

transplantavus insuliną produkuojančias ląsteles

iš kitų pluripotentinių ląstelių šaltinių [21, 26].

Taip pat β - ląstelių pakeitimui yra bandoma

naudoti ir kaulų čiulpų kamienines ląsteles

(KČKL) bei riebalinio audinio kilmės

kamienines ląsteles (RKL). Tačiau pastebėta,

kad KČKL gali produkuoti tik nedidelius

kiekius insulino. Geresnius rezultatus

demonstruoja RKL dėl mažo imunogeniškumo,

stipraus imunomuduliacinio poveikio ir

galimybės gaminti daugiau kamieninių ląstelių,

lyginant su KČ audiniu [27]. Taip pat svarbu tai,

kad RKL gavimo procedūra yra nesudėtinga ir

šios kamieninės ląstelės turi didelį dauginimosi

potencialą, nepriklausomą nuo paciento amžiaus

[28]. Atliktoje studijoje [28] buvo

diferencijuojamos RKL į insuliną

produkuojančias ląsteles (IPL), kurios buvo

suleidžiamos tiesiogiai į kasą streptozotocinu

paveiktoms laboratorinėms žiurkėms. Atlikta

kasos histologinė analizė parodė, kad po IPL

transplantacijos, buvo stebėti aktyvūs kasos

salelių difuzinės regeneracijos procesai. Taip

pat, palyginus žiurkių kasą, kurioje injekuotos

diferencijuotos IPL, su kontroline grupe

(žiurkės be diabeto), reikšmingų skirtumų

morfologiškai nestebėta, taip pat reikšmingai

nesiskyrė ir gliukozės kiekis serume tarp grupių.

Todėl galima daryti prielaidą, kad diferencijuotų

IPL transplantacija pagerino diabetu sergančių

žiurkių kasos salelių ląstelių morfologiją, jų

regeneraciją bei funkciją. Taip pat yra tyrimų,

patvirtinančių RKL efektyvumą žiurkėms su 2

tipo CD [29, 30]. Manoma, kad, esant 2 tipo

CD, RKL galėtų taip pat padėti atkurti kasos

salelių β - ląsteles ir mažinti hiperglikemiją,

sustiprinant kasos salelių angiogenezę, slopinant

ląstelių apoptozę bei padidinant jautrumą

insulinui [29]. Viename iš tyrimų, naudojant

žmogaus akių vokų riebalinio audinio RKL

pelėms su 2 tipo CD, padidėjo insulino ir C -

peptido kiekis bei reikšmingai sumažėjo IL - 6,

trigliceridų ir laisvųjų riebalų koncentracijos

[30]. Taigi, RKL taikymas galėtų būti palanki

terapinė strategija pacientams, sergantiems tiek

1 tipo CD, tiek 2 tipo CD, tačiau tam yra

reikalingas šio terapinio metodo saugumo ir

veiksmingumo patvirtinimas, atlikus detalesnes

studijas.

Dar viena iš perspektyvių ateities CD

gydymo strategijų galėtų būti β - ląstelių

replikacijos skatinimas [18]. Yra žinoma, kad β

- ląstelės vis tiek gali dalintis ir proliferuoti

esant tam tikroms sąlygoms, pavyzdžiui,

nutukimui ir nėštumui [31,32]. Proliferacinis β

- ląstelių potencialas yra priklausomas nuo

amžiaus ir organizmo rūšies. Todėl per tam

tikrus procesus, vykstančius

ląsteliniame/molekuliniame lygmenyje, kuriais

yra reguliuojama β - ląstelių proliferacija, būtų

galima paskatinti ir jų regeneraciją. Šie procesai

gali vykti per atitinkamas pernašos

baltymines/fermentines sistemas bei receptorius,

juos aktyvuojant ir siunčiant signalą per ERK

(angl.: Extracellular signal-Regulated Kinase)

sistemą (kelią). Yra įrodyta, kad gliukozė, į

gliukagoną panašus peptidas - 1 (GLP - 1), taip

pat ir insulinas gali aktyvinti ląstelių

mitogeniškumą PI3K /Akt/mTOR (angl.:

PhosphatidylInositol 3-Kinase

(PI3K)/Akt/mammalian Target Of Rapamycin

(mTOR)) keliu. Gliukozės veikimas per

kalcineurino / NFAT (angl.: Nuclear Factor of

Activated T cells) ir ERK kelią ir per GLP - 1

aktyvina ciklinio adenozinmonofosfato (cAMP)

produkciją, kuris yra svarbus β - ląstelių

proliferacijos procesams kaip energijos šaltinis

[33]. Taip pat yra nustatyti įvairūs kiti faktoriai,

tokie kaip žarnyno ląstelių GLP - 1, iš

osteoblastų išskiriamas hormonas, osteokalcinas

ir skydliaukės hormonai, galintys aktyvinti

ląstelių proliferacijos procesus. Be viso to yra

dar MAPK (angl.: Mitogen

‑

Activated

Proteinkinase) ir PI3K / Akt sistemos, per

kurias taip pat reguliuojama ląstelių

proliferacija. Vienas pagrindinių mitogeninių

kelių yra ERK 1 / 2 fosforilinimo metu

suaktyvinamas MAPK kelias, kuris turi

mitogeninį efektą ne tik ląstelėms, bet ir turi

įtakos įvairiems augimo faktoriams ir

maistinėms medžiagoms bei hormonams [34].

Kitas labai svarbus kelias proliferacijos

aktyvinimui yra minėta PI3K/Akt/mTOR

sistema, kuri priklausoma nuo insulino,

gliukozės ir GLP - 1 [35].

Journal of Medical Sciences. May 3, 2021 - Volume 9 | Issue 4. Electronic - ISSN: 2345-0592

213

Apibendrinimas

Apibendrinant galima teigti, kad rezultatai

analizuojant minėtus gydymo metodus teikia

daug vilčių, nes tikimasi, kad ateityje būtų

galima pritaikyti individualizuotas intervencijas

sergantiesiems CD žmonėms, pasitelkiant tokius

metodus kaip genų terapiją ir kamienines

ląsteles, β - ląstelių regeneraciją skatinančius

metodus. Žinoma, reikalingi tolimesni tyrimai,

kuriuose būtų naudojami ne vien tik gyvūnų

modeliai ar donoriniai organai, bet procesai

analizuojami realioje žmogaus organizmo

mikroaplinkoje. Tačiau remiantis jau esamų

tyrimų rezultatais, manoma, kad šie metodai

potencialiai galėtų padėti pasiekti geresnių

klinikinių rezultatų ir, tikėtina, turėtų mažesnį

nepageidaujamą poveikį, gydant CD.

Išvados

1. Viena sparčiausiai tobulinamų sričių

CD gydymui yra genų terapija. Tyrimuose su

laboratoriniais gyvūnais, turinčiais diabetą,

gauti rezultatai parodė genų terapijos taikymo

efektyvumą, sumažinant hiperglikemiją [9, 12,

16];

2. Kita, ne mažiau svarbi sritis yra kasos

β - ląstelių regeneracijos skatinimo metodai.

Vienas iš galimų regeneracijos metodų - ląstelių

transdiferenciacija (vieno tipo ląstelių virtimas

kito tipo ląstelėmis). Aktyviausiai β - ląstelių

regeneracija gali vykti iš kasos egzokrininių

ląstelių arba kasos latakų epitelinės ląstelės.

Taikant šį metodą, rezultatai, nors ir

kontraversiški, tačiau teikia vilčių;

3. Gerus rezultatus rodo ir kamieninių

ląstelių persodinimo metodika gydant CD.

Vengiant kylančių etinių problemų, šiems

tyrimams galėtų būti naudojamos indukuotos

pliuripotentinės kamieninės ląstelės (iPKL).

Geriausi rezultatai CD gydymui gauti

persodinant diabetinėms žiurkėms iš kasos

latakų paimtas iPKL;

4. Taip pat atliekami tyrimai ir su kitos

kilmės kamieninėmis ląstelėmis -

mezenchiminės kilmės, kaulų čiulpų bei

riebalinio audinio kamieninėmis ląstelėmis. Iš

šių ląstelių geriausius rezultatus atstatant

pažeistas β - ląsteles rodo riebalinio audinio

kamieninės ląstelės;

.

Journal of Medical Sciences. May 3, 2021 - Volume 9 | Issue 4. Electronic - ISSN: 2345-0592

214

Literatūra

1. Gharravi AM, Jafar A, Ebrahimi M, Mahmodi A,

Pourhashemi E, Haseli N, et al.Current status of stem cell

therapy, scaffolds for the treatment of diabetesmellitus.

Diabetes Metab Syndr Clin Res Rev 2018;12:1133e9.

2. Wise J. Type 1 diabetes is still linked to lower life

expectancy. BMJ 2016;1.

3. Khalil H. Diabetes microvascular complicationsda clinical

update. DiabetesMetab Syndr Clin Res Rev 2017;11:S133e9.

4. Papatheodorou K, Banach M, Edmonds M, Papanas M,

Papazoglou D. Com-plications of diabetes. J Diabetes Res

2015;2015, 189525.

5. Ahmad J. The diabetic foot. Diabetes Metab Syndr Clin

Res Rev 2016;10:48e60.

6. Abdulah DM, Hassan AB, Saadi FS, Mohammed AH.

Impacts of self-management education on glycaemic control

in patients with type 2 dia-betes mellitus. Diabetes Metab

Syndr Clin Res Rev 2018;12:969e75.

7. Van Ommen B, Wopereis S, van Empelen P, van Keulen

HM, Otten W,Kasteleyn M, et al. From diabetes care to

diabetes cure-the integration ofsystems biology, ehealth, and

behavioral change. Front Endocrinol 2018;8:1e19

8. Zare M, Rastegar S, Ebrahimi E, Roohipoor A, Shirali S.

Role of pancreatic ductcell in beta cell neogenesis: a mini

review study. Diabetes Metab Syndr ClinRes Rev

2017;11:S1e4.

9. Jaen ML, Vila L, Elias I, Jimenez V, Rodo J, Maggioni L,

et al. Long-term efficacyand safety of insulin and

glucokinase gene therapy for diabetes: 8-YearFollow-Up in

Dogs. Mol Ther Methods Clin Dev 2017;6:1e7.

10. Wong MS, Hawthorne WJ, Manolios N. Gene therapy in

diabetes. Self Nonself2010;1:165e75.

11. Tudurí E, Bruin JE, Kieffer TJ. Restoring insulin

production for type 1 diabetes.J Diabetes 2012;4:319e31.

12. Romer AI, Sussel L. Pancreatic islet cell development

and regeneration. CurrOpin Endocrinol Diabetes Obes

2015;22:255e64.

13. Li H, Li X, Lam KSL, Tam S, Xiao W, Xu R. Adeno-

associated virus-mediatedpancreatic and duodenal homeobox

gene-1 expression enhanced differen-tiation of hepatic oval

stem cells to insulin-producing cells in diabetic rats.J Biomed

Sci 2008;15:487e97.

14. Schwitzgebel VM, Scheel DW, Conners JR, Kalamaras J,

Lee JE, Anderson DJ,et al. Expression of neurogenin3

reveals an islet cell precursor population inthe pancreas.

Development 2000;127:3533e42.

15. Handorf AM, Sollinger HW, Alam T. Genetic

engineering of surrogatebcellsfor treatment of type 1 diabetes

mellitus. J Diabetes Mellitus 2015;5:295e312

16. Yoon JW, Jun HS. Recent advances in insulin gene

therapy for type 1 diabetes.Trends Mol Med 2002;8:62e8.

17. M. Nishikawa, L. Huang Nonviral vectors in the new

millennium: delivery barriers in gene transfer Hum. Gene

Ther., 12 (2001), pp. 861-870

18. Migliorini A, Bader E, Lickert H. Islet cell plasticity and

regeneration. MolMetab 2014;3:268e74.

19. Kim HS, Lee MK.b-Cell regeneration through the

transdifferentiation ofpancreatic cells: pancreatic progenitor

cells in the pancreas. J DiabetesInvestig 2016;7:286e96.

20. Aguayo-Mazzucato C, Bonner-Weir S. PancreaticbCell

regeneration as apossible therapy for diabetes. Cell Metabol

2018;27:57e67.

21. Kono TM, Sims EK, Moss DR, Yamamoto W, Ahn G,

Diamond J, et al. Humanadipose-derived stromal/stem cells

protect against STZ-induced hypergly-cemia: analysis of

hASC-derived paracrine effectors. Stem Cell

2014;32:1831e42.

22. Schmidt R, Plath K. The roles of the reprogramming

factors Oct4, Sox2 andKlf4 in resetting the somatic cell

epigenome during induced pluripotentstem cell generation.

Genome Biol 2012;13:251.

23. Chen C, Cohrs CM, Stertmann J, Bozsak R, Speier S.

Human beta cell mass andfunction in diabetes: recent

advances in knowledge and technologies tounderstand

disease pathogenesis. Mol Metab 2017;6:943e57.

24. Millman JR, Xie C, Van Dervort A, Gürtler M, Pagliuca

FW, Melton DA. Gen-eration of stem cell-derivedb-cells

from patients with type 1 diabetes. NatCommun 2016;7:1e8.

25. Xiao X, Gittes GK. Concise review: new insights into

the role of macrophagesinb-cell proliferation. Stem Cells

Transl Med 2015;4:655e8.

26. Zang L, Hao H, Liu J, Li Y, Han W, Mu Y.

Mesenchymal stem cell therapy intype 2 diabetes mellitus.

Diabetol Metab Syndrome 2017;9:1e11.

27. Frese L, Dijkman PE, Hoerstrup SP. Adipose tissue-

derived stem cells inregenerative medicine. Transfus Med

Hemotherapy 2016;43:268e74.

28. Amer MG, Embaby AS, Karam RA, Amer MG. Role of

adipose tissue derivedstem cells differentiated into insulin

producing cells in the treatment of typeI diabetes mellitus.

Gene 2018;654:87e94.

29. Hu J, Fu Z, Chen Y, Tang N, Wang L, Wang F, et al.

Effects of autologousadipose-derived stem cell infusion on

type 2 diabetic rats. Endocr J 2015;62:339e52.

30. Nam JS, Kang HM, Kim J, Park S, Kim H, Ahn CW, et

al. Transplantation ofinsulin-secreting cells differentiated

from human adipose tissue-derivedstem cells into type 2

diabetes mice. Biochem Biophys Res

Commun2014;443:775e81.

31. Ernst S, Demirci C, Valle S, Velazquez-Garcia S,

Garcia-Oca~na A. Mechanismsin the adaptation of

maternalb-cells during pregnancy. Diabetes

Manag2011;1:239e48.

Journal of Medical Sciences. May 3, 2021 - Volume 9 | Issue 4. Electronic - ISSN: 2345-0592

215

32. Linnemann AK, Baan M, Davis DB. Pancreaticb-cell

proliferation in obesity.Adv Nutr 2014;5:278e88.

33. Benthuysen JR, Carrano AC, Sander M. Advances

inbcell replacement andregeneration strategies for treating

diabetes. J Clin Invest 2016;126:3651e60.

34. Lake D, Corr^ea SAL, Müller J. Negative feedback

regulation of the ERK1/2MAPK pathway. Cell Mol Life Sci

2016;73:4397e413.

35. Kulkarni RN, Mizrachi EB, Ocana AG, Stewart AF.

Humanb-cell proliferationand intracellular signaling: driving

in the dark without a road map. Diabetes2012;61:2205e13.