如何加强糖尿病患者的骨愈合

斯坦福大学医学院研究人员的一项研究表明，存在一种能刺激骨骼干细胞活性的蛋白质时，糖尿病小鼠的骨骼骨折会更好地愈合。

研究人员在糖尿病小鼠模型和接受关节置换的糖尿病患者的骨样本中观察到，这种蛋白质可以抵消干细胞活性的降低。研究人员希望这一发现将导致帮助糖尿病患者更有效地治疗骨折的方法。

“我们已经发现了一些糖尿病患者骨折后无法治愈的原因，我们提出了一种可以在手术期间局部应用以修复断裂的解决方案，”医学博士Michael Longaker表示，斯坦福大学干细胞生物学与再生医学研究所所长。“糖尿病在世界范围内十分猖,，任何受影响的人从骨折中康复的能力的改善都可能对其生活质量产生巨大的积极影响。”

治愈困难

糖尿病是一种代谢性疾病，其特征在于无法产生胰岛素或无法对胰岛素做出适当的反应。它影响着全球数亿人口，并且患病率正在上升。除了在进餐后引起血糖水平的危险波动外，该病还会导致许多其他使人衰弱的症状，包括治愈软组织损伤和骨骼骨折的能力受损。但是，尚不清楚这种骨骼修复受损的确切分子原因。

Longaker，Chan和Tevlin建立在先前的研究基础上，他们和同事在病理学和发育生物学教授Irving Weissman，MD的实验室中鉴定并描述了小鼠骨骼中用作骨骼干细胞的细胞群，或SSC。这些成年的干细胞可以成为骨骼系统的所有组成部分，包括骨骼，软骨和称为基质的一部分骨髓。他们随后表明，当这些干细胞耗尽时，小鼠的骨折愈合会受到严重损害。这一发现使他们开始思考。

Chan说：“我们想将对骨骼干细胞的了解应用到糖尿病患者骨骼修复受损的问题上。”“这种疾病会通过某种方式调节这些干细胞的活性来影响骨折愈合吗?”

研究人员使用了一种2型糖尿病小鼠模型，该疾病在动物约4周大时出现。研究人员发现，在疾病发展之前，糖尿病前期小鼠能够像野生型小鼠一样有效治愈腿部骨折。相反，在疾病表现出来后，修复后的骨骼比对照组动物的骨骼明显虚弱和致密。当他们比较骨折后7天愈合的骨骼中SSC的数量时，他们发现糖尿病小鼠的这些细胞数量明显少于对照动物。

信号问题

一系列实验排除了造成干细胞数量减少的系统性原因，并且还证实了细胞本身具有充分的功能。这仅留下了细胞从周围环境或利基中接收到的信号的潜在问题。当Tevlin和她的同事分析这种环境时，他们发现糖尿病动物产生的刺猬蛋白信号蛋白家族水平明显降低，已知该蛋白在许多生物过程(包括胚胎发育和组织再生)中都起着至关重要的作用。

我们一直在寻找干细胞，以了解为什么糖尿病患者无法正确治愈骨折，并提出了一种我们很高兴在临床上尝试的方法。

研究人员与生物化学和发育生物学教授菲利普·比奇(Philip Beachy)合作，测试了人工阻断刺猬信号通路是否会损害非糖尿病小鼠的骨愈合。他们发现，与糖尿病动物一样，暴露于阻断该途径的分子的对照小鼠的骨骼再生能力更弱，更脆。

Longaker说：“接下来，我们必须测试是否将糖尿病动物的刺猬蛋白信号蛋白重新添加到当地环境中”。研究人员与生物工程和整形外科助理教授范阳，博士后学者辛欣明(Xinming Tong)合作，设计了一种嵌入刺猬蛋白信号蛋白的生物友好型水凝胶。将凝胶直接应用于骨折部位。“这些动物的愈合就像正常小鼠一样，”隆克(Longaker)说，他持有医学院Deane P.和Louise Mitchell教授职位。

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