車平等

【中圖分類號】 R322.5+7 【文獻(xiàn)標(biāo)識碼】 B

伴隨現(xiàn)代醫(yī)學(xué)技術(shù)的迅猛發(fā)展，全球糖尿病的發(fā)病率和死亡率在逐年升高。20世紀(jì)60年代由于臨床胰腺移植技術(shù)的發(fā)展，外科手術(shù)成為治療糖尿病的一種新方法。在隨后的幾十年里，胰島分離及移植部位的研究取得重大突破。胰島移植減少了外源性胰島素的使用、降低了低血糖的發(fā)病率及手術(shù)的死亡率。然而，胰島移植仍然不能達(dá)到胰腺移植的效果。直到Edmonton方案的出現(xiàn)，該方案證實(shí)胰島移植可以替代胰腺移植。由此胰島移植成為全球的研究熱點(diǎn)，胰島細(xì)胞純化技術(shù)及新型免疫調(diào)節(jié)劑也得到不斷發(fā)展。但是，胰島移植仍然面臨很多嚴(yán)峻挑戰(zhàn)，例如：胰島的缺乏、移植器官的缺乏、免疫抑制劑對胰島的損害等。本文就胰島移植的歷史及最新研究進(jìn)展作一綜述。

糖尿?。―iabetes mellitus，DM）是一組以慢性血葡萄糖水平增高為特征的代謝疾病群。1型糖尿病被定義為是一種免疫系統(tǒng)疾病，胰島β細(xì)胞進(jìn)行性的遭到破壞和減少，胰島素分泌逐漸減少。一旦90%胰島β細(xì)胞被破壞，就需要終身使用外源性胰島素進(jìn)行治療。最近全世界的一項(xiàng)流行病學(xué)調(diào)查顯示，兒童發(fā)生1型糖尿病的發(fā)病率在上升，1995-1999年每年上升3.4%[1]。1型糖尿病患者體內(nèi)絕對缺乏胰島素，必須通過皮下注射及胰島素泵等外源性胰島素供給，才能保持體內(nèi)正常胰島素水平，保持血糖正常。1992年Banting和Best發(fā)現(xiàn)了胰島素，使致命性的糖尿病變成的慢性疾病。盡管積極的治療可以延遲微血管病變，例如：視網(wǎng)膜病變、腎病、神經(jīng)病變，但是無法控制進(jìn)一步的病變，但是胰島β細(xì)胞替代治療是有效的治療方法。糖尿病的外科治療方法在一個(gè)世紀(jì)以前就已經(jīng)開始探索，1889年，VON Mering 和Minkowski偶然發(fā)現(xiàn)全胰腺切除術(shù)可以導(dǎo)致經(jīng)典的1型糖尿病癥狀，如高血糖、尿糖、酮癥酸中毒、最終導(dǎo)致死亡。1894年Williams進(jìn)行第一例胰腺移植，將羊的胰腺組織移植到13歲男孩皮下，術(shù)后病情出現(xiàn)了暫時(shí)的緩解，但該男孩3天后還是死亡。1966年明尼蘇達(dá)大學(xué)Kelley等人第一次成功進(jìn)行了胰腺移植并取得了成功。目前，胰腺器官移植可以有效恢復(fù)正常血糖水平，80%患者不使用外源性胰島素可以持續(xù)1年，這個(gè)手術(shù)的風(fēng)險(xiǎn)較大，除此之外，胰腺的外分泌組織也會引起一些并發(fā)癥。

1 胰島移植的進(jìn)展

胰腺移植取得成功后不久，有研究者提出最理想的治療是將胰腺的內(nèi)分泌部分作為移植物進(jìn)行移植。華盛頓大學(xué)的研究人員Paul Lacy做了一項(xiàng)研究，將胰島分離出來并移植到嚙齒動物模型體內(nèi)。最終，他和他的同事成功了，并發(fā)現(xiàn)肝臟是一個(gè)理想的胰島移植部位。明尼蘇達(dá)州大學(xué)John Najarian和David Sutherland在臨床上對他們的結(jié)果進(jìn)行了深入的研究。1997年Najarian等人報(bào)道了第一例胰島移植的成功，術(shù)后使用了大量的糖皮質(zhì)激素和硫唑嘌呤。1980年，Largiader等第一次報(bào)道了胰島移植后不使用外源性胰島素控制血糖的1型糖尿病病人。又過了20幾年，只有少數(shù)報(bào)道胰島移植患者還能堅(jiān)持不使用外源性胰島素控制血糖。自從1990年267位接受胰島移植的患者，只有<10%的患者超過1年不使用外源性胰島素控制血糖。2000年，一個(gè)具有里程碑意義的報(bào)告描述了7位1型糖尿病患者接受胰島移植取得成功[2]。成功原因包括：首先，患者接受了至少2個(gè)供體胰島移植，胰島移植的數(shù)目遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于之前的報(bào)告。其次，患者接受了免疫抑制療法和抗IL-2受體拮抗劑抗體療法。隨后平均隨訪11.9個(gè)月，所有的病人均可不使用外源性胰島素控制血糖。此項(xiàng)研究的成功使全世界胰島移植研究達(dá)到了高峰。

2 胰島移植

胰島移植沒有成為治療1型糖尿病的主要治療方法有以下幾個(gè)因素：胰島移植成功率和胰腺移植成功率未進(jìn)行比較，缺乏胰腺供體及胰島分離數(shù)目低，人胰島細(xì)胞分離設(shè)備成本高。胰島移植所有潛在的利與弊均應(yīng)該認(rèn)真的討論。胰島移植理想的結(jié)果是1型糖尿病經(jīng)過治療后不再出現(xiàn)嚴(yán)重的低血糖昏迷，不需要住院治療。胰島移植最終可以改善患者的低血糖昏迷的發(fā)作。而且還有證據(jù)表明胰島移植可以提高腎移植的成活率[3]。

2.1 供體選擇 供體的選擇非常關(guān)鍵，也是胰島分離及移植成功的關(guān)鍵。供體的各個(gè)指標(biāo)證明的可以獲得更多高質(zhì)量的胰島，包括體重指數(shù)、年齡、當(dāng)?shù)氐氖中g(shù)團(tuán)隊(duì)。盡管供體的體重指數(shù)較高，但不使用胰腺移植，而且這種胰腺可以獲得更多的胰島比體重指數(shù)低的患者。胰島分離的主要障礙是從胰腺外周腺泡組織中分離出胰島，而不損傷胰島。胰島獲得量較低主要與長期低血壓、冷缺血時(shí)間較長、心臟停止時(shí)間長、血肌酐升高等原因相關(guān)聯(lián)。

2.2 胰島準(zhǔn)備 從人的胰腺中分離出胰島細(xì)胞經(jīng)過了30多年的研究。具有顯著意義的是基于目前胰島分離技術(shù)發(fā)展起來的半自動控制胰腺消化技術(shù)，可以提高胰島細(xì)胞的產(chǎn)量。新技術(shù)將胰島分離出來，把胰腺外周組織置入消化室，機(jī)械控制連續(xù)消化。當(dāng)胰腺組織被消化后，釋放分解的組織被收集到一個(gè)大的容器中，進(jìn)行抑制酶的進(jìn)一步消化。

2.3 胰腺消化酶 膠原酶的消化作用使胰島從胰腺外分泌腺泡組織中分離出來，此過程是人胰島移植成功的關(guān)鍵[4，5]。羅氏公司發(fā)現(xiàn)了Liberase HI酶，這種酶是一個(gè)高純度、低內(nèi)毒素，由膠原酶I和II混合成的一種中性蛋白酶。這個(gè)酶可以得到高質(zhì)量的人胰島細(xì)胞，而以前的消化酶消化后胰島純度不高。進(jìn)一的研究提示Liberase HI酶是一個(gè)理想的選擇。

2.4 胰島純化 胰腺組織經(jīng)過消化以后，關(guān)鍵的就是分離胰島，整個(gè)胰腺組織經(jīng)過純化后只能獲得1-2%胰島。半自動電腦控制COBE-2991細(xì)胞處理器是胰島純化的必須設(shè)備，因?yàn)榇嗽O(shè)備在短時(shí)間內(nèi)將較大體積的胰腺組織進(jìn)行消化[6]。此外，此設(shè)備能收集高純度胰島細(xì)胞。最后，最具有特征的是分離出的胰島在生理環(huán)境中，對胰島的創(chuàng)傷較小。

2.5 移植前胰島培養(yǎng) 人胰島細(xì)胞的分離過程中，胰島受相當(dāng)大的創(chuàng)傷，胰島在培養(yǎng)過程中也會出現(xiàn)凋亡、壞死、促炎細(xì)胞因子和趨化因子等。最佳的培養(yǎng)條件應(yīng)該是胰島有充足的氧氣和營養(yǎng)物質(zhì)，防止胰島的進(jìn)一步丟失。移植前培養(yǎng)胰島，可以提供時(shí)間安排患者、準(zhǔn)備胰島輸入、移植物微生物測試、避免污染等。臨床研究提示，優(yōu)化移植前胰島培養(yǎng)過程，提高胰島β細(xì)胞數(shù)量并使胰島移植取得成功。

2.6 胰島輸注及并發(fā)癥 在多數(shù)研究中心，經(jīng)皮肝穿刺置管將胰島移植到患者肝門靜脈。導(dǎo)管在超聲或X線造影指導(dǎo)下定位，或者X線造影定位。這兩種技術(shù)均提出一個(gè)問題即經(jīng)皮膚肝門靜脈穿刺后止血[7]。導(dǎo)管位置確定后，門靜脈的壓力通過間接壓力傳感器進(jìn)行監(jiān)測。隨后，胰島通過重力閉合系統(tǒng)全部植入肝門靜脈。輸注結(jié)束后的通道通過使用止血密封膠進(jìn)行封閉。胰島移植早期并發(fā)癥包括出血、門靜脈血栓、肝臟梗死。理論上，通過對門靜脈壓力的監(jiān)測，如果門靜脈壓力升高時(shí)時(shí)應(yīng)該預(yù)測到門靜脈血栓形成可能。最近研究提示門靜脈壓力升高危險(xiǎn)因素有灌注后胰島體積、移植物數(shù)目、純化不夠。門靜脈的阻塞來自移植胰島栓子誘導(dǎo)局部炎癥反應(yīng)，被稱為經(jīng)血液介導(dǎo)的炎癥反應(yīng)等，導(dǎo)致注入的胰島大量丟失[8，9]。推薦輸入胰島體積<5ml，門靜脈壓力升高限制為5mmHg。此外，炎癥可以激活凝血系統(tǒng)，結(jié)果導(dǎo)致門靜脈血栓形成。胰島移植前使用肝素，輸注胰島后移植物存活率可能提高[10]。

2.7 移植后免疫抑制方案 Edmonton方案的出現(xiàn)改變了免疫抑制劑方案，通過消除激素對β細(xì)胞毒性作用[2]。西羅莫司，即靶向治療藥物雷帕鳴，對腎臟毒副作用小。單克抗體IL-2受體抗體，提供了有效地免疫抑制。有效地免疫抑制方案可幫助延長胰島移植物存活。有證據(jù)表明西羅莫司長期使用可能對胰島功能及移植物有副作用[11]。目前有很多的免疫抑制方案，但臨床最有效的和副作用最小的免疫抑制方案還在進(jìn)一步研究。

2.8 臨床胰島移植結(jié)果 自從Edmonton方案公布后，全世界許多研究中心聯(lián)合完善此方案，有許多報(bào)道胰島移植成功。2005年，這個(gè)方案發(fā)表5年后，Edmonton方案作者之一報(bào)道在接下來的試驗(yàn)中，發(fā)明了新的胰島移植技術(shù)。在這個(gè)報(bào)道中，有65位胰島移植受體。這些接受移植患者，44人實(shí)現(xiàn)了不使用外源性胰島素，平均持續(xù)時(shí)間大概15個(gè)月。這些患者獲得了胰島素的獨(dú)立，5位患者接受了1次胰島注射，33位接受了2次胰島注射，6位患者接受了3次胰島注射。能夠持久不使用外源性胰島素患者大概有10%，80%患者可檢測到C肽水平，說明有基礎(chǔ)的胰島素產(chǎn)生，而且嚴(yán)重的低血糖發(fā)作已被根除了。有9個(gè)研究中心報(bào)道，36個(gè)患者接受移植，并使用了Edmonton方案中的免疫抑制劑方案，其中16人達(dá)到了1年不使用外援性胰島素，只有14%持續(xù)了2年。與Edmonton方案類似的試驗(yàn)，70%患者可測到移植物功能的殘留即可測到C肽。不同的研究中心胰島移植結(jié)果存在很大差別，這表明需要進(jìn)一步規(guī)范胰島分離技術(shù)，減少并發(fā)癥發(fā)生，選擇移植成功的中心，最終提高臨床胰島移植的成功率。日本一項(xiàng)最近的胰島移植研究表明只有18位患者只有3位移植后取得成功，且只持續(xù)了一周左右。再次，他們可以證實(shí)胰島移植物功能存能保持2年在許多患者體內(nèi)。嚴(yán)重的低血糖昏迷在這些患者中消失。隨后進(jìn)一步研究，Edmonton研究中心和美國學(xué)者有一個(gè)重要的不同點(diǎn)：使用無心跳死亡的供體。死亡供體遭受到嚴(yán)重的不可逆腦損傷，但是還沒有完全的腦死亡。在這種情況下，缺少心肺復(fù)蘇，患者發(fā)生心臟驟停。隨后指定一段時(shí)間的心臟死亡，供體被帶到手術(shù)室進(jìn)行器官的獲取。死亡供體器官長時(shí)間熱缺血可以導(dǎo)致胰島細(xì)胞應(yīng)激及降低胰島細(xì)胞功能，導(dǎo)致臨床胰島移植后有不同的結(jié)果[12]。最后，最大的胰島移植登記胰島數(shù)據(jù)庫CITR，由美國、加拿大醫(yī)療機(jī)構(gòu)、和2個(gè)歐洲研究中心組成。2010年最新資料，就481人接受胰島移植從1999-2009年，報(bào)告有65%胰島素獨(dú)立持續(xù)1年，5年胰島素獨(dú)立大概有60%-70%。胰島移植物保持更好的功能主要有：使用保存液保存供體（標(biāo)準(zhǔn)的UW液），供體住院期間使用胰島素，胰島細(xì)胞最好培養(yǎng)至少6小時(shí)。2004-2007接受胰島移植的患者胰島素持續(xù)時(shí)間明顯叫1999-2003接受移植持續(xù)時(shí)間長。

3 胰島移植未來發(fā)展

胰島在分離的不同階段、注入、及注入后免疫因素和非免疫因素等導(dǎo)致胰島進(jìn)一步減少，最終很少患者能實(shí)現(xiàn)長期不使用外源性胰島素。許多新的觀點(diǎn)和理論得到進(jìn)一步發(fā)展，主要包括：單個(gè)供體胰島移植、胰島成像、干細(xì)胞治療、胰島自體移植等。

3.1 單一供體胰島移植 胰島移植可以成為1型糖尿病最理想的選擇，只要獲得充足的胰島。從Edmonton方案報(bào)道中，胰島移植最少來自2-4個(gè)供體才能夠達(dá)到胰島素獨(dú)立。一個(gè)供體獲得充足的胰島可以使更多的患者得到治療。胰島培養(yǎng)的革新，包括添加入胰島素類似物生長因子2，提供給充足的氧氣和營養(yǎng)物質(zhì)，從而進(jìn)一步保護(hù)胰島不受破壞。炎癥介導(dǎo)的胰島栓子形成于門靜脈系統(tǒng)導(dǎo)致胰島缺血和免疫損傷，從而阻礙移植成功。移植前使用胰島素和肝素可以提高單個(gè)供體胰島移植成功率，從10%上升到40%[13]。

3.2 胰島成像 沒有可靠的臨床數(shù)據(jù)測定急性移植物排斥反應(yīng)，非侵襲性檢測可以提供重要依據(jù)。同種異體排斥、自身免疫、免疫抑制劑對胰島的毒性、移植物功能喪失等均減少移植胰島。目前有2種方式可以評估移植的胰島；正電子發(fā)射斷層攝影術(shù)（PET）和磁共振（MR）[14]。體外胰島在移植前被FDG標(biāo)記后使用PET檢查，而被SPIO標(biāo)記后用MR檢查。研究表明移植胰島可以被任一方法檢測到。然而，PET有一定局限性，F(xiàn)DG半衰期很短，很難分辨標(biāo)記的胰島。使用T2加權(quán)的磁共振成像，SPIO標(biāo)記的胰島細(xì)胞表現(xiàn)出低信號小點(diǎn)在肝臟中表現(xiàn)明顯。最近有報(bào)道表明SPIO標(biāo)記的移植胰島在移植后6月仍然可以被檢測到[15]。最后，臨床前期的模型顯示SPIO標(biāo)記的胰島細(xì)胞信號強(qiáng)度當(dāng)有排斥反應(yīng)時(shí)減弱，暗示MR成像可以成為潛在的監(jiān)測胰島功能和數(shù)量的工具。

3.3 胰島干細(xì)胞治療 理論上，β細(xì)胞可再生，也可由胚胎干細(xì)胞（ESCs）轉(zhuǎn)化，或者胰腺干細(xì)胞，這些細(xì)胞株理論上可以分化成產(chǎn)生胰島素細(xì)胞，替代目前從有限的胰腺中分離出的胰島[16]。這些多功能細(xì)胞有胰島的關(guān)鍵特征，包括分泌胰島素和胰高血糖素，降低糖尿病小鼠血糖，對葡萄糖耐量試驗(yàn)有反應(yīng)。然而，畸胎瘤和其他腫瘤的形成也是這些多功能細(xì)胞的重要缺點(diǎn)。骨髓中的間充質(zhì)干細(xì)胞可以容易的被分離和培養(yǎng)成各種細(xì)胞株[17]。最近的動物模型中，這些細(xì)胞可以產(chǎn)生胰島素同時(shí)保持免疫調(diào)節(jié)，避免免疫損傷[18]。盡管干細(xì)胞有多種分化潛能，提供無限的產(chǎn)生胰島素細(xì)胞，同時(shí)也存在很多危險(xiǎn)和腫瘤可能性。

3.4 胰島自體移植 慢性胰腺炎是一種進(jìn)行性炎癥疾病，引起胰腺實(shí)質(zhì)不可逆損傷。在重病例中，內(nèi)分泌功能受到損害。外科手術(shù)切除胰腺被認(rèn)為是治療慢性胰腺炎的理想方法。切除胰腺大于70%可以導(dǎo)致糖尿病，胰腺自體移植可以控制術(shù)后血糖。第一例全胰腺切除伴胰島自體移植在30年前在明尼蘇達(dá)大學(xué)取得成功。從此以后，大于300例胰島自體移植被報(bào)道，大多數(shù)在明尼蘇達(dá)大學(xué)。同種異體胰島移植，門靜脈被認(rèn)為是一個(gè)理想的移植部位。最近的報(bào)告，比較胰島自體移植和同種異體胰島移植，胰島素獨(dú)立中74%來自胰島自體胰島移植，胰島素獨(dú)立達(dá)到2年，而同種異體胰島移植只有45%。這有三個(gè)可能性解釋這個(gè)不同結(jié)果：腦死亡供體的同種異體移植，較短的缺血時(shí)間自體移植，慢性免疫移植同種異體。胰島自體移植患者，僅46%患者胰島素獨(dú)立達(dá)到5年，28%達(dá)到10年。由于廣泛慢性胰腺炎的纖維化，消化過程不完善，導(dǎo)致潛在的低胰島數(shù)目。然而不像同種異體移植，自體胰島移植功能和能力要好，尤其是輸入少量的胰島β細(xì)胞[20]。在回顧性研究中，超過95%患者推薦全胰腺切除聯(lián)合胰島自體移植。最后，相同的操作兒科表現(xiàn)更有效果[21]。他們證實(shí)，在成年人中，最好的是在疾病早期進(jìn)行，保存更多的胰島細(xì)胞[22]。

4 結(jié)論

過去30年胰島移植成為治療糖尿病的有效方法。胰島移植在理論和實(shí)踐上均取得很大進(jìn)步。但新技術(shù)如干細(xì)胞治療、基因治療、免疫調(diào)節(jié)劑等，還需要進(jìn)一步研究，最終是達(dá)到胰島植入后能長時(shí)間在體內(nèi)發(fā)揮作用。

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