ラットにおける糖尿病性足潰瘍の修復における静脈移植ヒト臍帯間葉系幹細胞の役割と効果

Role and effect of vein-transplanted human umbilical cord mesenchymal stem cells in the repair of diabetic foot ulcers in rats.

• Rongfeng Shi
• Weishuai Lian
• Yinpeng Jin
• Chuanwu Cao
• Shilong Han
• Xiaohu Yang
• Suming Zhao
• Maoquan Li
• Hui Zhao

抄録

糖尿病性足潰瘍（ＤＦＵ）は、糖尿病合併症の一つであり、糖尿病では頻繁に存在し、苦しめられている。ほとんどの多能性間葉系間葉系間質細胞（MSC）は、免疫回避能力を有しており、治療用途のための同種移植ですぐに使用できる細胞製品の選択肢を提供しています。開放性創傷などの様々な外傷の治療におけるMSCの有益な効果については、広く検討されてきました。本研究では、ラットDFUモデルを用いて臨床患者の病態生理をシミュレートし、静脈内移植後のヒト臍帯間葉系幹細胞（hUC-MSCs）の局在とDFU治癒における役割を調べ、DFU治療におけるhUC-MSCsの可能性を評価した。糖尿病ラットモデルはストレプトゾトシン注射により確立し、6mmの皮膚生検パンチとウェストコットハサミを用いてDFUを模した全厚足背皮膚創を作成した。大腿静脈を介してhUC-MSCsを移植し、潰瘍の瘢痕化状況とhUC-MSCsの運命を評価した。我々のデータは、静脈内移植されたhUC-MSCsが創傷組織に移行して位置を特定する能力を有し、炎症を調節し、経分化を促進し、血管新生、細胞増殖、コラーゲン沈着を促進する成長因子を提供することによって、その一部がDFUラットの創傷治癒に役立つことを示唆している。ここでは、hUC-MSC移植がラットのDFUの治癒を促進することを示し、外因性幹細胞の移植がDFUの臨床応用のための潜在的な戦略である可能性があることを示している。

Diabetic foot ulcer (DFU) is one of diabetic complications, which is frequently present and tormented in diabetes mellitus. Most multipotent mesenchymal stromal cells (MSCs) are capable of immune evasion, providing an allogeneic, ready-to-use, cell product option for therapeutic applications. The beneficial effect of MSCs for the treatment of a variety of traumatic injuries, such as open wounds, has been extensively explored. In this study, a rat DFU model was used to simulate the pathophysiology of clinical patients and to investigate the localization of human umbilical cord mesenchymal stem cells (hUC-MSCs) after intravenous transplantation and its role in DFU healing, so as to evaluate the potential of hUC-MSCs in the treatment of DFU. The diabetic rat model was established by streptozotocin injection, which was used to create full-thickness foot dorsal skin wounds to mimic DFU by a 6-mm skin biopsy punch and a Westcott scissor. The hUC-MSCs were transplanted through femoral vein, and the ulcer cicatrization situation and the fate of hUC-MSCs were evaluated. Our data suggest that intravenously transplantated hUC-MSCs have the ability to migrate and locate to the wound tissue and are helpful to wound healing in DFU rats, partly by regulating inflammation, trans-differentiation and providing growth factors that promote angiogenesis, cell proliferation and collagen deposition. Herein, we demonstrate that hUC-MSC transplantation is able to accelerate DFU healing in rats and transplantation of exogenous stem cells may be a potential strategy for clinical application in DFUs.

© The Author(s) 2020. Published by Oxford University Press on behalf of the Institute of Biochemistry and Cell Biology, Shanghai Institutes for Biological Sciences, Chinese Academy of Sciences.