潘龍移植胰島損傷的研究現(xiàn)狀

1、·大會交流·移植胰島損傷的研究現(xiàn)狀潘龍 羅思譙 杜成友400016 重慶，重慶醫(yī)科大學附一院肝膽外科胰島移植能模擬生理狀態(tài)下的胰島分泌，可較理想的長期控制血糖，預(yù)防糖尿病遠期并發(fā)癥。移植后胰島細胞的功能及受體對免疫移植劑的耐受成為影響移植成敗的關(guān)鍵。本文就移植胰島損傷機制、移植胰島功能喪失的早期檢測、延長胰島功能的方法綜述如下。1 移植胰島損傷相關(guān)機制的基礎(chǔ)研究1.1 移植前損傷移植前的胰島在胰腺采取，胰島分離純化及低溫保存過程中即已經(jīng)發(fā)生胰島功能的丟失。尸體來源的胰島仍然是目前移植胰島的主源，在腦死亡后大量的炎性介質(zhì)，如TNF-，IL-1，IL-6等表達上調(diào)。Contre

2、ras等【1】關(guān)于鼠類的研究發(fā)現(xiàn)，腦死亡后胰島細胞的功能在體內(nèi)及體外實驗中皆表現(xiàn)出下降趨向。在動物【2】和人【3】的實驗中都發(fā)現(xiàn)了氧化應(yīng)激反應(yīng)可能是觸發(fā)胰島及其周圍組織死亡的因素?？寡趸瘎┛筛纳埔葝u的生存及功能【4】。目前移植前損傷的研究尚未完全明確。1.2 免疫損傷1.2. 1 T細胞活化的共刺激信號 移植免疫中最核心的環(huán)節(jié)是T細胞活化。移植胰島排斥過程中T細胞的激活存在共刺激信號。T淋巴細胞介導的免疫排斥反應(yīng)除需T細胞受體與抗原遞呈細胞上的MHC II類抗原作用外，還需第二信號，這種信號的轉(zhuǎn)導是通過T細胞表面的CD28和APC表面的B7分子家族（包括B7-1，B7-2，CTLA-4, IC

3、OS，ICOS配體等）以及TNFTNFR家族（CD40/CD40配體，4-1BB配體/4-1BB, OX40配體/OX40, CD70/CD70配體等，其中最重要的是CD40/CD40配體）完成的。當只有第一信號的刺激，而缺乏共刺激信號，T細胞就不會活化，導致抗原特異性的免疫無反應(yīng)狀態(tài)，即T細胞處于無能狀態(tài)。因此，阻斷共刺激信號可抑制免疫排斥反應(yīng)。1.2. 2 免疫損傷1.2. 2.1 T細胞免疫作用 移植胰島損傷的與T細胞免疫密切相關(guān)。CD4+輔助性T細胞（TH）產(chǎn)生大量細胞因子，促進其它細胞活化并發(fā)揮其功能，如CD8+CTL，NKT細胞，B細胞等。CD8+T細胞主要是特異性直接殺傷靶細胞，

4、在各種排斥反應(yīng)中亦占有重要地位，其細胞毒作用主要依靠Fas配體和穿孔素兩種機制。動物實驗發(fā)現(xiàn)，不同器官移植中各種T細胞對排斥反應(yīng)的作用及機制是不同的，胰島移植中起排斥反應(yīng)的主要細胞及其作用方式在不同種不同器官移植中是不同的。 Devos【5】等建立先天免疫缺陷裸小鼠模型進行異種心臟移植及異種胰島移植，重建CD4+T細胞后兩種移植物均發(fā)生了免疫排斥，并可檢測到高滴度的異種抗體IgM、IgG。此外，還可觀察到抗體和補體在移植心臟的沉積，而在移植胰島無沉積。在輸注CD8+T細胞后，異種移植心臟發(fā)生遲發(fā)型排斥反應(yīng)，不伴有異種抗體的產(chǎn)生，而異種移植胰島無排斥反應(yīng)。在胰島移植的排斥反應(yīng)中，CD8+T細胞是

5、否通過了Fas配體和穿孔素兩種經(jīng)典導致胰島損傷亦具有爭議。Sleater等【6】發(fā)現(xiàn)單獨中斷T細胞源性的穿孔素或者同種異體FasL表達對急性移植胰島排斥的影響甚微，而同時中斷二者則可阻止排斥反應(yīng)，表明排斥反應(yīng)中二者的作用是可互相替代但又是必須的。Diamond等【7】向聯(lián)合免疫缺陷患者注射純化的同種異體CD8+T細胞后建立同種異體胰島移植，結(jié)果顯示CD8+T可不依賴傳統(tǒng)的細胞毒途徑而產(chǎn)生移植物排斥，IFN-可能起重要作用。Lunsford等【8】的研究顯示不依賴于CD4+T細胞的CD8+T細胞可導致胰島的晚期丟失，這種機制的存在使傳統(tǒng)免疫抑制劑治療效果欠佳。因此，同時選擇阻滯CD4+T細胞依賴

6、途徑和CD8+T細胞依賴途徑的藥物可能保護胰島免受早期或晚期的免疫損害。此外，調(diào)節(jié)T細胞在胰島移植中所起的重要作用，也被學者關(guān)注。Giraud等【9】對老鼠同種異體胰島移植的研究表明，通過清除發(fā)育中的T細胞干擾T細胞的穩(wěn)態(tài)，從而上調(diào)調(diào)節(jié)T細胞的比例，可能提供一種獲得抑制胰島免疫耐受的方法。1.2.2.2早期體液免疫 各種細胞因子參與對移植排斥反應(yīng)的調(diào)控。在胰島移植的早期，植入部位的炎性介質(zhì)引起的非特異性炎癥在胰島早期損傷中伴有重要角色。IL-1是其中最重要的炎性介質(zhì)之一。IL-1由活化的巨噬細胞或中性粒細胞分泌，通過上調(diào)可溶性NO合酶及COX-2，誘導胰島去功能化及胰島細胞凋亡，在胰島移植的動

7、物模型中證實阻止其釋放可改善胰島損傷【10,11,12】。另外，組織因子可觸發(fā)一有害的凝集反應(yīng)，即刻經(jīng)血液介導的炎癥反應(yīng)(Instant blood mediated inflammatory reaction，IBMIR)，此反應(yīng)是移植初始階段胰島損傷的主要因素，造成移植時必須有更多的胰島輸入。組織因子的濃度越高，激活此反應(yīng)的能力越強【13】。抗血栓形成藥物可降低此反應(yīng)對移植胰島的損害。Cabric等【14】將胰島經(jīng)肝素預(yù)處理后發(fā)現(xiàn)，無論在體外試驗還是同種異體豬胰島移植的模型中，此肝素被膜都能有效減輕IBMIR。其它細胞因子的研究也可能成為抗胰島細胞凋亡，保存胰島功能的方法，如缺氧誘導的血管

8、內(nèi)皮生長因子，IL-2。1.3 移植部位與胰島損傷目前選用的胰島移植部位有肝內(nèi)、脾內(nèi)、大網(wǎng)膜、小網(wǎng)膜囊、腹腔內(nèi)、皮下、肌肉內(nèi)、睪丸內(nèi)、胸腔內(nèi)、腎包膜下及腦內(nèi)等。肝內(nèi)、脾內(nèi)等處移植胰島分泌的胰島素經(jīng)肝臟代謝而較符合生理。移植器官的細胞及體液環(huán)境能對移植胰島的存活產(chǎn)生影響。Chen等【15】研究發(fā)現(xiàn)，小鼠肝臟內(nèi)的星形細胞具有免疫調(diào)節(jié)活性，將其與胰島協(xié)同移植可保護同種異體的移植胰島。Pileggi等【16】發(fā)現(xiàn)胰島經(jīng)門脈系統(tǒng)輸入后，最終停留在門靜脈終末分支內(nèi)，此處氧分壓僅為8mmHg10mmHg，而胰腺內(nèi)的氧分壓為40mmHg。肝臟是免疫活性較強的器官，非特異性炎癥反應(yīng)IBMIR發(fā)生率亦較高，這些因

9、素常導致胰島細胞大量丟失。而睪丸處為免疫豁免區(qū)，對減輕胰島排斥反應(yīng)可能有益。1.4 移植胰島的再血管化胰島是血供豐富的組織，對鼠類的研究發(fā)現(xiàn)，占胰腺體積0.3%的胰島接受了胰腺6%的血供【17】。在從胰腺分離供體胰島的過程中，原有的胰島血管遭到破壞。移植胰島需再血管化，研究發(fā)現(xiàn)這個過程約14d，在這段時間內(nèi)甚至是再血管化后，移植胰島處于缺氧狀態(tài)，移植胰島血管密度低于正常水平【18】。提高移植胰島的再血管率或加快再血管化進程的因素能減輕移植胰島的丟失。血管內(nèi)皮細胞對移植胰島的再血管化具有重要作用。將血管內(nèi)皮細胞（endothelial cell，EC）和骨髓間充質(zhì)干細胞（mesenchymal

10、stem cell，MSC）混合被覆于胰島，經(jīng)體外培養(yǎng)后，這種EC-MSC被覆胰島的血管新生率較僅用內(nèi)皮細胞被覆者增加2倍，并且前者具有與后者相同的功能及存活率【19】，但供體胰島含有內(nèi)皮細胞越多，誘發(fā)抗供體組織相容復(fù)合物同種免疫的風險亦越高【20】。免疫缺氧誘導的血管內(nèi)皮生長因子具有促進再血管化的作用，將其與移植胰島共同包被能減少胰島丟失。胰島損傷與眾多機制相關(guān)，目前移植胰島的損傷機制尚未完全明確，需待繼續(xù)探討。隨著臨床胰島移植開展的深入，可獲更多關(guān)于胰島損傷機制的佐證。Smith等【21】對1例胰島移植后2年的高血壓卒中患者研究發(fā)現(xiàn)，其殘存胰島中無免疫損傷相關(guān)因素的證據(jù)，推測胰島損傷的非免

11、疫因素有解剖或藥物因素等。2 胰島損傷的檢測2.1 功能檢測移植后胰島細胞功能恢復(fù)是標志移植成功的重要指標。目前廣泛使用的指標包括血糖測定、C肽測定、糖基化血紅蛋白測定等。血糖測定和C肽測定能直接反應(yīng)胰島素分泌狀況，而糖基化血紅蛋白則可反映一段時間（48周）前的平均血漿葡萄糖濃度。Shapiro等【22】研究發(fā)現(xiàn)7例接受胰島移植并采用不含激素的免疫抑制方案的1型糖尿病患者（此即著名的Edmonton方案），接受移植后患者不需胰島素治療，也未再發(fā)生嚴重低血糖，檢測其糖基化血紅蛋白值亦恢復(fù)正常。2.2 胰島損傷的早期檢測胰島損傷常先于胰島功能障礙出現(xiàn)，早期檢測發(fā)現(xiàn)胰島損傷及其損傷機制有助挽救胰島功

12、能。目前對早期檢測胰島損傷仍然處于探索階段，缺乏可靠靈敏的指標。研究較多的有胰島素mRNA的RT-PCR檢測法和血清可溶性CD30測定兩種。2.2.1 胰島素mRNA的RT-PCR檢測法（RT-PCR of insulin mRNA） 本檢測基于損傷胰島解體，胰島細胞進入血液循環(huán)的假說，具有高度的靈敏性和特異性，能檢測到1ml靜脈血中的2個胰島細胞；在門靜脈系統(tǒng)胰島移植后10周即可檢測到循環(huán)胰島細胞；而且血液循環(huán)中可檢測到胰島細胞的時間可能取決于移植物微環(huán)境及免疫抑制方案【23】。2.2.2 血清可溶性CD30 CD4+T細胞是sCD30的主要來源，前者在胰島排斥的過程中扮演有重要角色。Sai

13、ni等【24】在對接受同種異體胰島抑制的小鼠和人的一項研究中發(fā)現(xiàn)，80%的排斥事件中，sCD30的升高先于排斥發(fā)生，sCD30增高常先于抑制胰島失去功能前34個月發(fā)生。在人中，增高的sCD30常與不理想的預(yù)后相聯(lián)系。因此其可能成為一個有價值的早期觀察排斥反應(yīng)的指標。3 抗胰島損傷的策略3.1 抗排斥藥物與其它器官移植不同，胰島移植抗排斥藥物具有其特殊性。由于許多傳統(tǒng)免疫移植藥物具有損傷胰島，升高血糖作用，如環(huán)孢素、激素等，故胰島移植抗排斥方案需避免選擇這些藥物。常選用的藥物有阻斷共同傳導通路的藥物，如抗CD40L（抗CD154）【25】，ICOS mAb【26】，CTLA4-Ig；誘導淋巴細胞

14、凋亡的藥物，如FIY72【27】；阻斷胰島細胞凋亡的藥物，如環(huán)胞霉素與IL-2/FC【28】。3.2 微囊化胰島移植微囊化胰島移植采用機械隔離及生物免疫隔離技術(shù)將移植胰島包埋于半透膜中，宿主免疫系統(tǒng)與移植胰島免疫隔離，同時對低分子營養(yǎng)物質(zhì)、電解質(zhì)、02和代謝產(chǎn)物具有通透性。該技術(shù)從理論上不需要應(yīng)用免疫抑制劑，異種胰島成為可選供體，解決了胰島移植來源不足和移植排斥反應(yīng)兩大難題。但半透膜仍不能產(chǎn)生完全免疫隔離，補體、炎癥因子等小免疫分子仍能進入微囊而誘發(fā)免疫排斥反應(yīng)【29】，胰島細胞上的小抗原分子也可以游離到微囊外誘發(fā)免疫反應(yīng)【30】。大鼠實驗中，將胰島細胞與睪丸支持細胞等可提高胰島細胞生存能力的

15、細胞共微囊化可提高胰島素產(chǎn)量【31】。3.3 其他 目前，常在大量輸注胰島的同時，使用肝素以保證發(fā)生IBMIR后具有足夠的胰島。移植部位的免疫、生理環(huán)境等因素也可能延長胰島存活時間。通過改良移植胰島的免疫活性也證實有效降低了排斥機率。促進胰島細胞新生的物質(zhì)，如肝細胞生長因子(HGF)，胎盤催乳素(PL)；促進胰島血管生成的物質(zhì)，如缺氧誘導的血管內(nèi)皮生長因子等物質(zhì)在動物試驗中證實有促進胰島血管生成的作用，如聯(lián)合使用這些物質(zhì)能否提高移植胰島的生存有待進一步研究?？傊珽dmonton方案的成功，使通過胰島移植徹底解決糖尿病成為可能。由于移植失敗后，重新使用胰島素替代即可，對患者的影響較其它器官移植

16、很小，故成為近年研究熱點。移植胰島排斥損傷的機制研究出現(xiàn)了許多亮點，帶來了許多抗移植胰島排斥新策略，并取得了具有臨床意義的成果。胰島損傷的早期檢測也進入研究者的視野，并發(fā)現(xiàn)了一些有潛在價值的損傷標志物。胰島移植排斥是眾多免疫細胞、免疫因子及移植胰島周圍生理環(huán)境因素共同作用的結(jié)果，機制錯綜復(fù)雜，有待進一步闡明。胰島損傷的早期檢測仍然缺乏具有臨床價值的公認有高特異性、高靈敏度的標志物，也無關(guān)于某一標志物的大數(shù)據(jù)統(tǒng)計研究。損傷標志物仍然有待發(fā)現(xiàn)，各標志物聯(lián)合檢測的有效性也需進一步探討。參考文獻1 Contreras JL, Eckstein C, Smyth CA, et al. Brain dea

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