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胰岛移植成功定义为,在不用胰岛素或减少胰岛素用量的情况下,机体可恢复稳定的正常血糖水平。下列4个指标可共同评定胰岛移植的成功与否:①免用胰岛素(最具说服力的胰岛移植成功指标);②胰岛素用量减少;③低血糖发作频率显著降低;④生活质量显著提高。
目前,胰岛移植主要面临两大问题,一是免疫抑制剂的使用带来的一系列问题,二是胰岛缺乏问题。下文将着重探讨这两方面的问题,并根据最新文献来提供一些可行的解决方案。
可能的胰岛来源
胚胎干细胞
胚胎干细胞(ES细胞)具有潜在的分化为各种成体细胞的能力。2001年,Lumelsky等首次报告ES细胞在体外可分化为具有胰岛样结构的细胞。通过体外选择、增殖并分化表达nestin基因的细胞,最终可产生分别表达胰岛素、胰高血糖素和生长抑素的细胞。这些细胞聚集呈团状,表达胰岛素的细胞被表达胰高血糖素和生长抑素的细胞所包围。当将这些细胞移植给糖尿病小鼠后,小鼠生存时间延长,体重改善,但血糖未恢复正常。当用三磷酸肌醇激酶抑制剂处理这些ES来源的细胞后,胰岛素产量增加,胰岛表面标志物基因被诱导表达。糖尿病小鼠移植这些细胞后,生存时间延长,血糖水平得到中等程度改善。
另一种可能取代在体外分化胰岛细胞的方法是直接将未分化的ES细胞移植至尚有功能的胰腺中。在胰腺内释放的一些刺激因子可能会诱导ES细胞向内分泌样细胞分化,但须警惕其致肿瘤危险。
成人胰腺干细胞/前体细胞
证据表明,胰腺内存在大量胰岛新生。在成熟的胰腺组织中,胰岛新生多发生于导管细胞,因为这些细胞在人体和动物模型中已被证实存在特异的与细胞分化相关的细胞角蛋白介导的丝蛋白表达,如细胞分化候选标志物之一的PDX-1蛋白。成熟导管细胞表达PDX-1的能力提示导管细胞有向早期胚胎表型转化的可能。另一细胞分化候选标志物是神经生长因子受体(NGF)TrK-A,其存在于某些胰腺细胞株和胚胰胎胰的导管上皮细胞。在成年大鼠的胰腺,胰岛β细胞表达NGF,而且在链脲佐菌素损伤胰腺后NGF表达上调,由此提示NGF/TrK-A通路也参与了胰岛新生。其他受体及细胞表面蛋白还有透明质烷受体CD4+(HCAM)、c-met和肝细胞生长因子受体。
除导管细胞外,胰岛细胞本身也可能通过已存在的内分泌细胞增生或从胰岛起源的前体细胞的分化来保证足够量的内分泌细胞。胰岛内还有一些不成熟的“小细胞”,占胰岛细胞的1%左右,也被证实能表达4种内分泌激素——PDX-1、突触素、甲胎蛋白和Bcl-2,并能分泌对葡萄糖有反应的胰岛素。
即便如此,仍有两个问题悬而未决:①这些前体细胞究竟分布在哪里,其表型是什么?要研究胰腺的前体或干细胞,有必要进一步寻找一些特征性的细胞表面蛋白。②尽管有确切证据表明导管细胞可以在成人胰腺中新生,但其分化为胰岛素分泌细胞的比例为什么总是很低,是现有的技术不够完善,还是实际上只是部分导管细胞才是真正的胰岛前体细胞?
有关人工胰腺的研究
很多研究都试图在胰岛移植的同时避免使用免疫抑制剂。组织工程的方法,也就是人工胰腺(BAP),是最有希望达到这一目的的方法。利用BAP,胰岛细胞在移植前被包裹在一个半通透性的膜内。BAP的关键在于保证包裹后的胰岛细胞能探测到血糖水平并产生适量的胰岛素来维持血糖稳定。
很多材料被用于BAP,如球状微囊、弥散腔和类似于血管系统中动静脉穿梭系统或毛细血管结构样的物体。为保持足够的机械张力,新的微囊使用了琼脂糖水凝胶和藻酸钡水凝胶成分,但琼脂糖水凝胶仍不能有效阻止抗体和补体蛋白的渗透。为降低胰岛的免疫原性,Sato应用了将猪的微囊化胰岛在移植前事先培养的方法,且证明体外培养可延长猪胰岛在小鼠受体中的存活时间。冷冻保存亦可降低胰岛的免疫原性。Murakami等观察到,冷冻保存后的微囊化猪新生胰岛在小鼠受体中仍能保持良好的分泌功能。Sakai等还用溶胶的方法极大地改进了BAP的工艺。另一种BAP的形式是弥散腔,它可做成盘状平板、片状和柱状空心纤维,腔体可种植在腹腔或皮下。这种BAP的优点在于它可随时用相对简单的方法取出。
大多数BAP采用猪胰岛进行异种移植。然而问题又出现了:①猪体内的逆转录病毒可在培养时传递给人类细胞;②在啮齿类动物模型中成功实现的异种移植往往不能在大动物模型上重复。所以,目前在BAP领域,仍有必要寻找其他来源的可用于BAP的胰岛素产生细胞。
免疫抑制剂的作用
免疫抑制剂通常会带来许多全身性副作用。免疫抑制剂使用的另一大问题是增加了机体发生肿瘤和肾衰的风险。免疫抑制剂本身还会导致胰岛素抵抗和(或)β细胞功能减低。2%~53%的器官移植受者会新发糖尿病。
一些特别的免疫抑制剂很可能会影响胰岛移植的成功率和影响胰岛素的产生及发挥作用。皮质类固醇的致糖尿病作用已被广泛认可。钙调神经磷酸酶抑制剂也可干扰正常的β细胞功能。FK506致糖尿病的副作用远大于环孢素A。西罗莫司已被证实可诱导胰岛素抵抗,当与FK506联用时可引起糖尿病。为此,研究者已开始研究其他如免疫耐受和免疫调节的方法来取代或减少免疫抑制剂的使用。
供体特异性移植免疫耐受
通过模拟中枢耐受来达到供体特异性移植免疫耐受,可永久地清除受体体内几乎所有的供体特异性T细胞克隆。长时间选择性地去除供体特异性克隆,可在啮齿类动物模型中通过将供体和受体多系造血干细胞形成嵌合体来实现。供体的骨髓或造血干细胞可事先植入受体体内,以形成嵌合体。在已形成有活性的多系造血干细胞嵌合体的受体体内,供体特异性T细胞在外周免疫组织中被破坏。在临床前期的小动物模型中,必需使用免疫抑制剂来抑制供体造血干细胞刚植入时的免疫反应,但一旦嵌合体形成后,则无需使用免疫抑制剂。然而问题是,至今尚未在临床上观察到长期的有活力的多系造血干细胞嵌合体的建立。而且,事先受体体内已存在的自身免疫,而非同种异体免疫反应,同样会破坏1型糖尿病受体体内胰岛移植物的功能。
免疫调节
相对于中枢耐受而言,通过免疫调节的方法可促使致病性的供体反应性T效应细胞向移植物保护性T调节细胞转化以达到外周耐受,从而免除免疫抑制剂的治疗。
移植后,多数的同种异体激活的宿主CD4+细胞在未治疗的受体体内可强烈表达T辅助细胞1(Th1)类型的细胞因子如白介素2(IL-2)和γ干扰素(IFN-γ),而非T辅助细胞2(Th2)类型的细胞因子如IL-4、IL-5、IL-10和IL-13。相反,多数可接受的治疗药物如共刺激阻断剂可促使外周耐受进入一个早期阶段,并伴有Th2类型细胞因子的产生(即Th1向Th2的免疫偏离)。在一个成功治疗的宿主体内,在诱导同种移植物耐受期间,同种激活的CD4+细胞表达IL-4、IL-5、IL-10和IL-13,而非IL-2和IFN-γ。不管怎样,Th1向Th2的免疫偏离看上去是必要的,但不足以在主要组织相容性抗原(MHC)不匹配的同种移植中产生外周耐受。值得注意的是,CD3特异性抗体、一些未耗尽的CD4+特异性单克隆抗体、共刺激阻断剂和CD154特异性抗体和(或)CTLA4免疫球蛋白均可促使Th1向Th2免疫迁移和抗原特异性无反应(无反应力,无力),促进抗体激活诱导的细胞死亡(AICD)和加强CD4+CD25+T细胞依赖抗原特异免疫调节网络。实际上,这样处理后得到的免疫耐受完全取决于这些免疫调节T细胞网络的整体反应。
选择性针对致病性T细胞的策略
利用T细胞特异性多克隆或单克隆抗体治疗可致广泛的、显著的和长时间的T细胞耗竭。一种仅针对新激活的细胞致病性的供体反应性T细胞被证实可能是潜在的和选择性治疗达到长期移植物存活和免疫耐受的方法。被用作免疫抑制剂的CD25(IL-2Rα)特异性抗体或IL-2可直接针对高亲和力的由激活T细胞表达的三聚体形式的IL-2受体。然而实际上,这些治疗并不能区分IL-2R激活的致病性T细胞和调节性T细胞。一项研究显示,联用西罗莫司、一种兴奋IL-2免疫球蛋白的融合蛋白和一种突变的、拮抗IL-15相关溶细胞免疫球蛋白的融合蛋白,可使同种异体移植模型(如接受同种异基因胰岛移植的显性糖尿病NOD小鼠)的移植物长期存活。这种方法可限制早期激活的T细胞的克隆扩增,保存甚至放大他们接下来的凋亡清除程序和进一步通过抗体依赖途径来放大激活T细胞的耗竭,同时保护CD4+CD25+T细胞依赖的免疫调节网络。如果能选择性地破坏或灭活供体反应性的同种免疫或自身免疫T细胞,而不诱导免疫抑制,淋巴细胞减少状态将会是最好的结果。
综上所述,胰岛移植仍处于进展阶段,但目前已取得的令人兴奋的成果使人们对该领域取得更大的进展充满信心。加拿大Alberta大学在临床胰岛移植方面取得的成就,是在胰岛素依赖性糖尿病治疗史上仅次于胰岛素发明的里程碑。很清楚,接下来的目标是寻找可避免使用免疫抑制剂的方法和寻找可供移植用的大量对葡萄糖有反应、能分泌胰岛素的细胞。（转自：中国医学论坛报）