胰島移植部位的選擇及優(yōu)缺點

尹注增，劉榮（.中國人民解放軍總醫(yī)院肝膽外二科，北京 00853；.中國人民解放軍總醫(yī)院肝膽胰腫瘤外科，北京 00853）

隨著胰島分離技術(shù)和免疫抑制治療方案的改進(jìn)，臨床胰島移植取得了重大進(jìn)展。胰島移植是一種微創(chuàng)手術(shù)，可以使1型糖尿病患者的血糖水平恢復(fù)正常并脫離胰島素治療，避免了胰腺移植引起的手術(shù)并發(fā)癥［1］。胰島非原位移植是胰島移植5年后失去自主分泌功能的主要原因之一［2-3］。理想的移植部位要求移植操作方便、并發(fā)癥少、成功率高、移植物可長期存活、易于活檢等。目前，胰島移植的主要部位包括門靜脈、腎包膜、脾、腹膜、大網(wǎng)膜、胰腺、胃腸壁、肌肉、皮下、眼前房、睪丸、胸腺、骨髓、腦室等［4-6］。本文對各胰島移植部位的優(yōu)缺點進(jìn)行了討論，為今后的相關(guān)研究提供指導(dǎo)。

1 門靜脈胰島移植

目前，臨床胰島移植多采用門靜脈作為移植部位。理論上，肝臟在調(diào)節(jié)胰島素水平方面發(fā)揮著重要作用，將胰島素直接分泌到肝臟可以嚴(yán)格控制血糖［7］。與門靜脈胰島移植相比，腹腔胰島移植會導(dǎo)致延遲的系統(tǒng)性胰島素分布［8］，這也進(jìn)一步證明了該猜想的正確性。與其他移植部位相比，門靜脈胰島移植時，胰島細(xì)胞的吸收效果比較好，需要的胰島細(xì)胞較少［9］，因此，也成為與其他移植位點比較的標(biāo)準(zhǔn)［10］。但經(jīng)門靜脈移植的胰島細(xì)胞約有1/2會在移植后不久失功。隨著時間推移，大部分患者仍需注射胰島素，所以門靜脈并非最理想的移植部位［11］。此外，門靜脈胰島移植可能出現(xiàn)出血、血栓、免疫抑制劑毒性作用、門靜脈高壓癥、經(jīng)血液介導(dǎo)的炎癥反應(yīng)等并發(fā)癥［12］。研究表明，經(jīng)肝門靜脈移植的胰島細(xì)胞存在氧供應(yīng)不足和不能完全血管化等問題，而胰島β細(xì)胞對低氧不耐受，在氧分壓較低的情況下，胰島素分泌顯著減少［7］。

門靜脈和所有的血管移植部位都可能發(fā)生立即經(jīng)血液介導(dǎo)的炎癥反應(yīng)（instant blood mediated inflammatory reaction，IBMIR）［11］，而血液介導(dǎo)的炎癥反應(yīng)限制了β細(xì)胞的功能。因此，必須尋找其他血液反應(yīng)弱的移植部位或保護(hù)移植物免受其影響。目前，有很多相關(guān)方案可以防止IBMIR，如使用煙酰胺［13］、低分子肝素［14］、凝血酶抑制劑［15］和肝素涂抹胰島［16］。盡管有許多策略能夠應(yīng)對IBMIR，但其仍然是門靜脈胰島移植中影響β細(xì)胞功能的重要因素。

2 腎包膜胰島移植

盡管血液供應(yīng)相對不足，不能提供富氧的微環(huán)境，但對于嚙齒動物來說，腎包膜仍是廣泛應(yīng)用的移植位點。腎包膜下移植的胰島細(xì)胞成活率高，發(fā)揮功能快，移植后排斥反應(yīng)弱，且進(jìn)行腎切除術(shù)較容易，便于進(jìn)行組織學(xué)檢查。對于免疫缺陷鼠移植物功能而言，該位點比肺、肝、脾更好［17］。盡管在小鼠模型中腎包膜胰島移植效果很好，但在患者中的效果卻不明顯。臨床研究中，在腎包膜下進(jìn)行胰島移植可以使2/3的患者分泌C肽［18］。然而，從手術(shù)的角度來看，在人腎包膜下進(jìn)行微創(chuàng)移植手術(shù)比較困難，且接受該手術(shù)的患者有較多出現(xiàn)糖尿病腎病，使得該位點的移植效果較差。

3 脾臟胰島移植

目前，已有提議將胰島細(xì)胞輸注入脾靜脈支流或直接注入脾髓作為潛在的胰島移植方案。在犬模型中，自體胰島移植到脾和肝逆轉(zhuǎn)糖尿病的效果相近［19］。盡管脾是胰島代謝的適應(yīng)位點，且在大型哺乳動物實驗中取得了較好的結(jié)果［20］，但移植受體的脾破裂出血風(fēng)險高，而且移植的胰島更容易接觸到淋巴細(xì)胞，因此，該移植部位無應(yīng)用潛力。

4 腹膜胰島移植

因無移植體積的限制，腹膜胰島移植已受到廣泛關(guān)注。然而，小鼠移植模型的研究表明，腹膜需要更多的胰島細(xì)胞才能逆轉(zhuǎn)高血糖，且由于缺乏副交感神經(jīng)導(dǎo)致糖耐量測試異常［21］，胰島結(jié)構(gòu)也會發(fā)生形態(tài)學(xué)改變［22］。許多試驗證實腹膜有能夠接受未純化和微囊化胰島的優(yōu)點。在非肥胖糖尿病的小鼠模型中，其腹膜內(nèi)胰島移植中有5%瓊脂糖凝膠包裹的胰島細(xì)胞可以免受免疫攻擊［23］。在胰腺切除誘發(fā)糖尿病的犬模型中，腹膜內(nèi)微囊化胰島移植聯(lián)合低劑量環(huán)孢素可維持血糖水平正常長達(dá)6個月［24］。在非人靈長類動物模型試驗中已經(jīng)證明了腹腔內(nèi)移植海藻酸鈉包裹的新生豬胰島的安全性［25］。因此，該移植位點在臨床試驗中具有迅速轉(zhuǎn)化的前景［26］。

5 大網(wǎng)膜胰島移植

大網(wǎng)膜具有良好的動脈血供、門靜脈引流及血管豐富等優(yōu)點［27］。大型動物的研究表明，大網(wǎng)膜是一個安全、方便、有效的胰島移植部位，能夠成功地使受體的血糖水平恢復(fù)正常［28-29］，并能容納大量的胰島細(xì)胞，同時非純化胰島也能良好地生存［30］。大網(wǎng)膜能分泌多種生長因子，如血管內(nèi)皮生長因子（vascular endothelial growth factor，VEGF）、基質(zhì)細(xì)胞源性因子（stromal cell derived factor-1α，SDF-1α）和CXC趨化因子受體4（CXC chemokine receptor 4，CXCR4）等，這些因子可能有助于胰島的植入和生存［31］。然而，該位點需要大量的胰島細(xì)胞才可逆轉(zhuǎn)高血糖，且關(guān)于患者長期生存和移植物功能的數(shù)據(jù)有限，還有待進(jìn)一步研究。

6 胰腺胰島移植

胰腺作為胰島的來源器官，一直被認(rèn)為是胰島移植的最佳位點。在小鼠胰島移植實驗中，從胰腺分離的胰島移植物的代謝能力優(yōu)于從肝臟分離的胰島移植物［32］，說明胰腺為維持長期的胰島功能提供了一個更好的環(huán)境。與門靜脈和腎包膜相比，胰腺胰島移植需要更少的胰島就能逆轉(zhuǎn)大鼠的高血糖狀態(tài)［33］。這是由于胰腺能為胰島細(xì)胞提供固有的生存環(huán)境，包括氧分壓、葡萄糖監(jiān)測和胰島素釋放等。盡管如此，對于1型糖尿病患者而言，胰腺并非最佳的胰島移植部位，因為胰腺淋巴結(jié)更容易發(fā)生免疫排斥反應(yīng)。此外，胰島細(xì)胞的輸注過程具有侵入性，增加了發(fā)生胰腺并發(fā)癥的風(fēng)險。

7 胃腸壁胰島移植

胃腸道黏膜是體內(nèi)攝入葡萄糖的生理傳感器，具有豐富的血管網(wǎng)絡(luò)，可利用腹腔鏡或內(nèi)窺鏡進(jìn)行術(shù)后觀察，以及口服治療藥物的生物利用性使該移植部位極具吸引力。在倉鼠［34］、大鼠［35］和豬［36］等動物模型中均已證實，與腎包膜移植的胰島相比，胃黏膜和漿膜移植的胰島能更好地控制血糖。相關(guān)研究表明，與門靜脈胰島移植相比，胃黏膜胰島移植更能提高糖尿病大鼠的糖代謝能力［37-38］，但結(jié)果還有待于在大型動物實驗和臨床研究中進(jìn)一步驗證［39］。

8 免疫豁免位點的胰島移植

許多免疫豁免器官已被建議作為移植部位，然而，目前這些部位僅在臨床前模型中使用。20世紀(jì)90年代，在大鼠的眼前房進(jìn)行胰島移植證實胰腺組織碎片能夠存活1.5年［40］。最新的研究利用激光掃描顯微鏡深入地研究了小鼠眼前房內(nèi)的胰島移植。由于眼前房有大量的自主神經(jīng)和血管，小鼠胰島成功植入眼內(nèi)虹膜2周內(nèi)即可使血糖水平恢復(fù)正常并能夠維持血糖正常超過200天［41］。

將胰島移植到大鼠睪丸內(nèi)能夠成功地控制糖尿?。?2-43］，并延緩?fù)N異體排斥反應(yīng)［44］。Sertoli細(xì)胞可以提供血睪屏障，與單獨(dú)移植胰島細(xì)胞相比，將自體Sertoli細(xì)胞與同種異體胰島細(xì)胞共移植到腎包膜能夠更好地改善血糖水平，而且即使沒有進(jìn)行免疫抑制治療也可以顯著延緩排斥反應(yīng)［45-46］。我們很期待大型動物的睪丸胰島移植和Sertoli細(xì)胞-胰島共移植的試驗結(jié)果，以確定這種移植方案是否可以應(yīng)用到臨床試驗中［47］。

實驗證明大腦［48］和小腦延髓池［49］胰島移植能夠降低血糖水平，同時延緩?fù)N異體移植排斥反應(yīng)的發(fā)生。然而，腦部胰島移植的高風(fēng)險性使其不具備臨床可行性。

在嚙齒類、犬和豬的動物模型中，已將胸腺作為一個移植部位并進(jìn)入研究階段。在糖尿病大鼠的胰島移植模型中，將同種異體胰島細(xì)胞與單劑量的抗淋巴細(xì)胞血清同時注入胸腺，能夠維持血糖水平正常6個月以上，并能進(jìn)一步誘導(dǎo)腎包膜移植胰島的耐受性［50］。理論上，胸腺是T細(xì)胞成熟的部位，成熟的T細(xì)胞暴露于胰島細(xì)胞中，使針對胰島抗原的反應(yīng)性T細(xì)胞發(fā)生陰性選擇，進(jìn)而導(dǎo)致胰島特異性T細(xì)胞選擇的缺失。事實上，大鼠1型糖尿病模型顯示胸腺移植的胰島能夠長期存活［51］，但需要大量的胰島才可以逆轉(zhuǎn)高血糖［52-53］。

9 肌肉、骨骼胰島移植

甲狀旁腺自體移植的臨床研究證明，橫紋肌能夠支持高代謝活性的內(nèi)分泌組織。因此，橫紋肌也已被嘗試作為人類胰島移植的部位［54］。肌肉血液供應(yīng)豐富、接觸方便且便于活檢、具有進(jìn)行多次移植的可能性，因此，該部位的胰島移植具有很強(qiáng)的吸引力［55］。由于移植物易發(fā)生纖維化和壞死，橫紋肌進(jìn)行胰島移植仍具有巨大挑戰(zhàn)［56］。因此，避免肌肉中的胰島聚集，防止胰島周圍纖維化是移植成功的先決條件。然而，在大鼠移植模型的研究中發(fā)現(xiàn)，移植部位的胰島炎癥因子和趨化因子表達(dá)水平增加，導(dǎo)致胰島功能障礙和纖維化［57］。盡管可以通過減小移植物體積和沿肌肉縱向分布的胰島來減輕移植后纖維化程度，但仍需長期的臨床研究來判斷橫紋肌胰島移植在胰島代謝功能方面是否與肝臟胰島移植物等價。研究發(fā)現(xiàn)，大鼠的骨髓可以作為胰島移植的潛在位點，胰島素組織學(xué)研究表明，同種異體移植后，胰島素分泌細(xì)胞能夠存留3周［58］。另一項將同種胰島移植到骨髓的實驗?zāi)孓D(zhuǎn)糖尿病小鼠高血糖癥狀超過1年，比門靜脈胰島移植高2.4倍［59］。在該部位應(yīng)用于臨床之前，還需要進(jìn)一步研究長骨和短骨的移植部位。

10 皮下胰島移植

人皮下微囊化胰島移植的研究結(jié)果顯示，移植后2周在無免疫抑制治療的情況下，β細(xì)胞能夠存活且有葡萄糖依賴性胰島素分泌［60］。將微囊化胰島放入與血管相連的假體裝置內(nèi)，在2例受體中有1例出現(xiàn)高血糖逆轉(zhuǎn)，而且這2例患者移植后的C肽檢測結(jié)果均為陽性［61］。

11 總 結(jié)

胰島移植在不斷發(fā)展，如果僅通過能否改善血糖水平來衡量胰島移植是否成功，那么胰島移植的成功率十分高。但是，如果將成功的胰島移植定義為實現(xiàn)長期脫離胰島素和預(yù)防糖尿病相關(guān)并發(fā)癥，那么胰島移植的效果并不樂觀。選擇合適的移植部位對于胰島長期存活至關(guān)重要，上述移植部位各有優(yōu)缺點，只有根據(jù)各部位的臨床可行性、移植效果、患者接受程度等多方面進(jìn)行選擇，才能達(dá)到治療糖尿病的目的。