临床胰岛移植研究进展

date:2014-12-26 15:40:46

  胰岛移植是治愈 l 型糖尿病( type l diabetes mellitus。TIDM)的有效途径之一。TIDM 患者胰岛素分泌不足,需终身使用外源性胰岛素维持血糖正常,严格的血糖控制可延迟或预防并发症进展。理论上外源性胰岛素能替代胰岛 B 细胞,但实际应用外源性胰岛素很难保持血糖长期正常,有增加严重低血糖发作的可能。胰岛 p 细胞替代治疗是一种理想的治疗方法,主要有胰腺移植和胰岛移植,后者具有以下优点:①安全方便;②重复性强;③并发症少;④创伤性小。因此临床应用胰岛移植治疗 TIDM 备受关注,本文就临床胰岛移植进展及相关问题进行综述。

  

  1、胰岛移植发展历史

  

  1892 年,动物实验证实胰腺与糖尿病之间的关系,通过胰腺碎片自体移植治愈糖尿病,为临床胰岛移植奠定了基础。1893 年,有学者将羊的新鲜胰腺碎片移植到 15 岁 TIDM 患者皮下,进行了第一例异种胰腺移植。1972 年。Ballinger 和 Lacy 将体外分离出的胰岛移植到糖尿病大鼠体内取得成功。1992 年,Pyzdrowski 等报道连续 5 例重症慢性胰腺炎患者进行胰腺全切或次全切除术后,胰岛自体移植达到胰岛素独立。国际胰岛移植登记处( IntemationalIslet Transplant Registry,ITR)记载自体胰岛移植后胰岛素独立长时间维持 16 年。这些研究表明自体胰岛移植不仅可行,且可长期保持胰岛素独立,同时也说明在无免疫排斥时,一个供体提供的胰岛可满足受体胰岛素需要,实现胰岛素独立。大量临床胰岛移植试验失败主要原因有 4 点:①胰岛移植数目不充足;②分离出的胰岛功能受损;③没有积极预防同种异体排斥反应和自身免疫反应;④胰岛移植后使用有毒且能导致糖尿病的免疫抑制剂。2000 年,Shapiro 等通过 Edmonton 方案,连续 7 例胰岛移植获得成功,随后 50 余患者采用 Edmonton 方案进行胰岛移植,一年不应用外源性胰岛素成功率达 80%。Edmonton 方案的成功标志胰岛移植进入一个新时代,临床胰岛移植得到进一步发展。

  

  2、胰岛移植面临的问题

  

  2.1  必须获得充足的胰岛数目  目前胰腺大多来自尸体供者,胰岛的数目和质量不仅与供体胰腺密切相关,也与胰腺切取和保存、胰岛分离和纯化密切相关。

  

  2.1.1 增加供体来源及保存  根据 Edmonton 方案胰岛移植至少需要 11 000 IEQ/kg 胰岛才能维持受体血糖正常。据报道,供者的年龄、BMI 反手术切取器官方式均影响胰岛获得数目,年轻供体胰岛功能优越,中年供体适合胰岛分离,高 BMI 供体胰岛获得数目 > 低 BMI 供体。边缘胰腺的选择,如老年供者胰腺和心脏停止搏动后捐赠的胰腺。自愿加入器官捐献者行列的人数都可保证供体来源的充足。随着移植技术改进,活体胰岛移植提供了更多的供体来源。Matsumoto 等成功报道第一例活体供体胰岛移植,慢性胰腺炎的受者接受胰岛移植后胰岛素独立超过 1 年。尽管活体供体胰岛移植取得重要的进步,但供体所面临的危险也应该考虑和评估。  目前国内外器官移植开展比较广泛,美国与中国器官移植数据(表 1、2)对比发现,同期我国胰腺移植和肝移植开展少,说明器官移植时需更合理利用胰腺。提高外科手术技术,仔细解剖并切下胰腺,可增加胰岛获得数目。将切下胰腺保存在威斯康新大学器官保存液(University of Wiscon-sm,UW)液里,能降低胰腺损伤。用 2 层方法(two-layermethod,TLM)保存胰腺,更有效地避免胰腺损伤,即将胰腺保存在 UW 液和全氟化合物(perfluorochemical,PFC)之间。Noguchi 等对 TLM 进行改进,使用含有海藻糖和乌司他丁成分的 M-Kyoto 液体替换 UW 液。现多数移植中心常规使用 TLM 保存获得的胰腺。

  

  2.1.2 胰岛分离纯化 通过实践,胰岛分离纯化技术有了显著提高,保证了供体资源利用。应用半自动胰岛分离方法,可提高胰岛获得数目,其操作步骤是通过连续消化装置,收集大量液体,经连续或不连续密度梯度离心从外分泌组织中分离纯化胰岛。分离纯化后的胰岛只占整个胰腺体积的 1% -2%,可减少门静脉输注的并发症,如门静脉高压、血栓形成等。分离纯化过程中,碘克沙醇纯化胰岛可显著降低制备过程中产生的细胞趋化因子,延长胰岛细胞的寿命,提高胰岛移植成功率,对比常规使用聚蔗糖梯度离心,碘克沙醇更具有粘性低、对胰岛无毒性、提高胰岛获得数目等优点,因此碘克沙醇梯度离心使用越来越广泛。

  

  2.1.3 胰岛体外培养 分离出来的胰岛理想的培养条件应该具备充足的氧和营养,使胰岛细胞的损伤得到恢复,维持胰岛的三维结构。Edmonton 方案要求新鲜分离出来的胰岛进行移植,不经过培养。临床试验证明经培养与未经培养的胰岛移植结果没有明显区别。移植前对胰岛进行培养,不仅有充足的时间检测胰岛功能,减少霉浆菌、需氧菌、厌氧菌、内毒素等污染,还可安排患者的术前准备,确保移植更安全、有效。另外,胰岛培养还较大限度地减少无胰岛素分泌功能细胞移植后带来的风险。

  

  2.1.4 胰岛其他来源 为解决移植中胰岛短缺,保证充足胰岛来源,一些新的策略正在研究,如异种胰岛移植、干细胞移植、胰岛细胞再生等。  猪胰岛很容易获得,但主要的限制是使用异种胰岛产生移植物的免疫排斥反应,即猪血管内皮细胞表面抗原 Cal-a-l,3-Gal 抗原与人体内预存天然抗体结合,导致排斥反应发生。目前已培育出敲除 Gal-a-I,3-Cal 抗原基因的猪,促进猪胰岛在临床应用。免疫千预和免疫隔离治疗的发展将有可能使猪胰岛移植广泛应用于 TIDM 患者。  研究证实人胰腺 B 细胞增殖,来自于多功能干细胞。成人或胚胎干细胞可被诱导分化为分泌胰岛素的β细胞,并在体外扩增,有可能得到充足的 B 细胞进行移植,但目前得到的这些细胞分泌胰岛素欠佳。  自身 B 细胞再生是一种有效的干预方法。适当刺激联合有效的免疫抑制剂阻止自身免疫重现,恢复糖尿病患者体内β细胞的数量,治愈 TIDM。B 细胞的数量随外界和生理环境改变会在正常范围内波动。B 细胞终身保持一种低水平的再生,在怀孕、高血糖等刺激下,B 细胞可再生。某些生长因子(肝细胞生长因子、表皮生长因子、B 细胞牛长因子)和蛋白(调节蛋白和胰岛再生基因相关蛋白)等亦可刺激 B 细胞再生。

  

  2.2 改善胰岛移植技术与移植部位  目前胰岛移植常用方法是在超声指导下经皮肝穿刺将胰岛缓慢注入到受体门静脉,这个技术并发症发生率较低。植入方法的不断改进减少了门静脉高压、血栓形成等并发症。对有出血危险或肝血管变异患者常采用腹腔镜和外科剖腹手术。胰岛移植部位的选择也是胰岛移植成功的关键,常见的胰岛移植部位有:门静脉、肾被膜下、网膜囊、皮下、肌肉等。由于门静脉血液右丰富的生长因子,胰岛素和胰高血糖素的生理作用于肝葡萄糖代谢,操作简便,移植效果明显,临床广泛应用的人胰岛移植多选择门静脉。在免疫豁免部位,即机体的某些部位可避免排斥反应,移植物可长期存活,如脑、眼前房、胸腺、睾丸等。这些部位在理论上很有吸引力,但临床上未见成功使用的报道。不同的豁免部位因其解剖结构上存在差异,如血脑屏障,血胸屏障等,其诱导免疫耐受的机制也不同。

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  2.3 免疫干预方案  胰岛移植常用的免疫抑制方案是 Edmonton 方案,主要包括:抗 CD25 单克隆抗体、西罗莫司、他克莫司、西罗莫司和他克莫司会干扰 B 细胞再生,TIDM 患者按照 Edmon-ton 方案治疗,表现为 T 细胞减少,血清 IL-7、IL-15 的浓度增加。CD45RO+ 记忆 T 细胞增殖。西罗莫司和他克莫司有助于延长移植物存活,但随时间变化移植物功能亦有可能降低。研究表明 Edmonton 方案的改进,可能对移植物的存活和延长移植物功能有积极作用。免疫隔离可降低免疫排斥反应,维持移植物长期存活,如胰岛微囊移植。免疫干预的目标是诱导受体对移植物耐受,许多方法在应用于临床前,已用动物实验模型进行探索。

  

  2.4  自身免疫监测和移植物功能监测  自身免疫监测可帮助选择有效的免疫抑制方案和诊断同种异体排斥反应发生或抗胰岛自身免疫复发。免疫功能监测使用的新型分析工具,能发现在临床上胰岛移植免疫反应,监测免疫细胞表型,评估受体细胞对供体抗原体外增殖反应。  胰岛移植后评估 B 细胞功能是项难题。B- 评分,由血糖、糖化血红蛋白( HbAlc)、每日胰岛素需要量、C- 肽反应等决定。Caumo 等描述了一个更简便的移植评估功能(trans-plant estimated function,TEF)评分,可把每日胰岛素需要量、HbAlc 考虑进去,并计算出维持受体血糖正常所需胰岛数目。磁共振成像监测铁标记的胰岛,在临床胰岛移植可行且安全,但仍需改进图像分辨率、量化方法、胰岛数量相关信号等。目前临床监测同种异体胰岛移植排斥的方法是依靠监测血糖,排斥早期町能血糖正常但胰岛已受损。因此,找到一种非侵袭性临床检测早期排斥反应是非常重要的。

  

  3、胰岛移植的展望

  

  越来越多同种异体胰岛移植试验的成功,表明 B 细胞替代治疗糖尿病是可行的。综上所述胰岛移植目前遇到问题很多,主要是供体来源、胰岛分离纯化、免疫干预和移植物功能监测等,这些问题都有待解决,胰岛移植任重道远。目前良好的临床胰岛移植效果增加了这项技术的吸引力,相信在不远的未来,糖尿病可常规使用胰岛移植治愈。

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