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编号:10221041
猪胰岛细胞移植治疗糖尿病临床应用研究
http://www.100md.com 《广州医学院学报》 2000年第1期
     作者:姚燕丹 章乐虹 胡以则

    单位:广州医学院第二附属医院普通外科,广州 510260

    关键词:细胞移植;糖尿病

    广州医学院学报000129

    中图分类号 R544.1 文献标识码:A 文章编号:1008-1836(2000)01-0083-04

    糖尿病是某种原因引起的胰岛功能减退或衰竭,胰岛素分泌减少或缺乏,引起机体糖代谢紊乱及其后期全身血管病变,产生多器官损害,严重威胁患者生命。其中Ⅰ型糖尿病患者终生需要依赖胰岛素治疗,给患者生活带来极大的不便。实验研究已证明,猪胰岛不仅能逆转糖尿病动物的高血糖状态,而且能防止糖尿病慢性并发症的发生与发展[1]。目前猪胰岛移植的临床应用研究已成为移植界的一个研究热点,现就这方面研究作简单综述。
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    1 猪作为胰岛移植供体的依据和意义

    由于猪与人的胰岛素结构较为接近,而且猪胰岛素已经成功地应用于临床达数十年之久,充分证明了它纠正糖尿病高血糖状态的安全性和有效性,故猪成为临床异种移植中最有希望的动物供体来源之一。猪胰岛细胞在含有人新鲜血清的培养基里能很好地存活及增殖[2]表明人的自然血清对猪胰岛细胞并无细胞毒作用,免疫组化试验也证明了这一点[3]。猪胰岛样细胞团(ICC)免疫原性较弱,体外培养时对糖刺激的反应性较差,但对糖加茶碱的应答性较好[2]成熟的胰岛免疫原性较强,但数量众多,对糖刺激的应答性较好[4]

    采用猪供应胰岛细胞,其意义在于不仅解决供体短缺问题,而且还能避免移植成功后受体糖尿病的复发。因为Ⅰ型糖尿病的致病机理为自身免疫损伤,因此同种移植即使不被排斥移植的胰岛也可能被这种免疫损伤所破坏,造成糖尿病复发使移植失败。已知T细胞与糖尿病胰岛炎有关,但T细胞产生的细胞毒作用又受MHC限制,因异种胰岛移植显然与受体MHC不相容,故理论上异种胰岛不应受到自身免疫的破坏,实验中Mandel等[5]发现,在自身性糖尿病NOD小鼠行同系、同种胰岛移植时,同种移植物在移植近期要比猪异种移植存在着更严重的细胞浸润,提示异种移植似能避免致糖尿病的自身免疫性攻击。
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    2 ICC制备方法的选择

    目前各实验室流行的胰岛分离方法为胶原酶消化法。为了避免在猪胰岛消化时形成胶状物,需严格控制消化时间、消化温度及pH值,分离技术难度大,不易掌握[6~8]。而且胶原酶混杂的蛋白酶对胰岛有直接破坏作用;消化过程中所需的温度也不利于胰岛活力的保持。另外胶原酶一经使用就不能完全清除干净(因为它是一种蛋白,易于粘附在生物膜上),有证据表明胶原酶是一种较强的趋化剂,经酶处理的ICC对巨噬细胞有较强的趋化性[9]。此外,酶的消化易产生大量的凝血因子,从而增加血管内凝血的危险性[9]。以上这些,使胶原酶消化技术对胰岛的分离产生不利的影响。同济医科大学器官移植研究所近期提倡使用机械法分离ICC[10]。这是基于胰岛的组织学结构中有胰岛细胞膜可以保护胰岛免受机械损伤,使研磨后胰岛的岛样结构从胰腺块中脱落下来,而外分泌细胞则缺乏包膜保护,研磨后被磨成单个细胞和细胞团。经过滤后,再根据内外分泌细胞密度的不同,采用不同的速度分次离心,即可得到较为纯净的胰岛。
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    3 猪胰岛细胞移植排斥机理

    猪胰岛移植后的免疫排斥机理,一般认为主要是细胞免疫。大鼠、猪和人的胰岛均可在裸鼠体内生长并有功能活性,说明T细胞是影响受体免疫排斥反应的主要因素,受体使用环孢素A及抗淋巴细胞血清能延长移植物的存活也支持这一点。Charmaine等在小鼠接受猪ICC后分别使用抗CD4、抗CD8单克隆抗体,结果发现使用前者或联用后者可使移植物长期存活,而单用后者则迅速遭到排斥,提示CD4阳性细胞在异种移植中起决定作用。最近Rivereau AS[11]等的研究结果也证实这一结论。

    近来在人体内外研究表明,体液免疫肯定也参加了移植后的免疫反应。Eckstein等[12]发现在Ⅰ型糖尿病患者中只有19%患者的血清对胰岛细胞呈阴性反应,另有30%呈强阳性和51%呈弱阳性反应。Kumagai等[13]也观察到,3例猪胰岛移植患者体内移植前均含有IgM型天然细胞毒抗体,1例还含有非IgM型抗体。移植后10~14天抗体滴度上升,抗体依赖的细胞介导细胞毒作用(ADCC)在1~2个月时达到顶峰,而后逐渐下降。但天然抗体并未引起受体对猪胰岛的超急性排斥反应。尽管如此,在未来移植中可能仍需要通过配型来选择理想的供受体。另外,人体移植猪ICC后出现的明显抗体变化提示,适当选用抗B淋巴细胞的免疫抑制剂,可能有利于排斥反应的防治。
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    4 异种移植对受者免疫状况的影响

    猪胰岛细胞异种移植对受体免疫状态的影响为免疫调正作用的机制[14]。原T、B细胞水平正常的患者在异种移植后其T、B细胞水平仍无变化。同时,以辅助性T细胞为主的调节性T细胞亚群失调,但经异种移植后仍未正常化。Ⅰ型糖尿病伴T相关性和联合性免疫缺陷状态(IDC)患者于异种移植前T淋巴细胞水平较正常明显下降,移植后这一指标恢复正常。Ⅱ型糖尿病伴上述IDC患者异种移植后其T淋巴细胞数似未正常。Ⅰ型和Ⅱ型糖尿病患者伴B相关性和联合性IDC患者其B淋巴细胞数显著下降,经异种移植后1个月这一指标恢复正常,在正常范围的其余免疫指标在移植后仍无改变。Ⅰ型和Ⅱ型糖尿病患者采用猪胰岛细胞移植后,除对糖代谢产生影响外还有明显的免疫调节作用。同时,异种移植后患者免疫状态的正常化,可用作糖尿病及其并发症治疗有效的指标。

    5 排斥反应的防治

    防止免疫排斥反应的发生是关系到猪胰岛移植成败的关键。目前在猪胰岛移植中所采用的抗排斥措施,主要包括以下几个方面:(1)降低移植物的免疫原性。Eckstein等[12]发现,人的血清对猪血管内皮细胞的强阳性反应不仅存在于外分泌组织,也存在于内分泌细胞内。故移植前清除植物中的血管内皮细胞、树突状细胞等是很有必要的。常用的方法包括体外培养(低温培养、高压氧培养)、紫外线照射、单克隆抗体预处理等。许化溪等在链霉素诱导大鼠糖尿病模型用大鼠树突细胞单克隆抗体进行体内注射和体外处理皆可延长移植物的 存活时间。(2)免疫隔离,包括微包囊技术及免疫隔离室。这种囊性或膜性结构允许水、葡萄糖、胰岛素等小分子物质自由通过,但淋巴细胞、免疫球蛋白等则被阻止,使胰岛与受体免疫系统隔离,从而避免免疫攻击。理论上讲它是一种克服排斥反应的有效手段,但其缺陷在于微包囊的自身稳定性及隔离室外的纤维化。张胜兰等用改良微囊化新生猪胰岛细胞移植治疗鼠糖尿病,证明微囊化猪胰岛细胞免疫原性低,移植物在小鼠体内生物活性良好,后来在动物实验成功的基础上行改良微囊化新生猪胰岛细胞移植治疗8例糖尿病病人,证明移植前后T细胞亚群无明显变化,提示无排斥反应产生[15]。文献报道人羊膜尚未显示出HLA-A、B和C抗原及β2微球蛋白[16]。最近有报道用人羊膜作隔离材料行同种移植取得了较好的效果。因人羊膜生物相容性较合成材料好,有望广泛应用于临床异种胰岛移植。(3)免疫抑制剂的应用。常用的免疫抑制剂如皮质激素、环孢素、抗淋巴细胞球蛋白、FK506等均己被证明能延长异种胰岛移植物的存活,它们常和其他抗排斥措施联用,如体外培养加免疫抑制剂等。近来有关于治疗剂量的环孢素对胰岛细胞的毒性作用的报道,应加以注意。(4)诱导免疫耐受。Siemeonovic等[17]用单克隆抗体(GK1-5)清除小鼠CD4阳性细胞后再行猪胰岛移植,结果有4/7受鼠长期存活,再输注猪外周血淋巴细胞,受鼠血糖仍保持正常,提示已产生了特异性异种免疫耐受。(5)利用免疫特惠区。如颅内、睾丸、胸腺、门静脉等进行移植,可以防止异种免疫排斥,但Barker CF等[18]的实验表明,在“免疫特惠区”行异种移植的,均不同程度发生延迟性异种排斥反应,导致血糖回升,病理学检查亦见有细胞浸润,说明这些特区的作用是相对的和不完全的。
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    6 异种移植不同移植部位比较

    猪异种移植的理想移植部位应安全、方便植入的胰岛细胞能长期存活,并随血糖浓度的变化反馈调节胰岛素的分泌,使血糖维持在正常水平。目前,国内外临床移植常用的部位主要有三角肌、腹直肌、小网膜内、门静脉内、体静脉内和肾脂肪囊内等。肌肉内移植方便、安全、创伤小是其优点,但肌肉不是免疫特惠区,影响长期疗效。网膜血供丰富,有利于移植物的存活和生长,胰岛素释放入门静脉系统符合生理途径,但网膜内胰岛移植对ICC的需要量较大。猪ICC异种移植可解决这一难题。国内除三角肌、腹直肌内ICC移植采用注射法之外,其它部位如小网膜、肾囊内等部位的移植多采用手术移植,优点是部位准确,移植物分布均匀,血液供应好,移植物易存活。但对糖尿病患者来说手术刺激是应激因素,术后病人恢复较困难。广医二院肝胆外科在腹腔镜技术操作熟练的基础上,把此技术应用于临床移植,将移植物准确地注入小网膜腔内。本法达到了既准确置入移植物,又减少对病人影响,促进尽早康复,有利于移植物的存活和发挥作用。临床移植效果也证实该法的优越性,有推广的价值。国内外许多学者从移植效果及代谢效应的角度出发,对胰岛细胞经门静脉和体静脉内植入后的疗效作用比较,结果表明短期内两种移植途径对糖代谢的影响并无差异,均能有效地降低血糖[19]。从消除糖尿病所需ICC量来看,经门静脉植入大大少于经体静脉植入的需要量。Craigt等[20]比较了胰岛移植经门静脉和肾囊内植入的量效关系,发现两种途径的量效关系一致。
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    作者简介:姚燕丹,男(1970.9-),学士,住院医师。研究方向:肝胆外科。

    参考文献

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    (收稿:1999-09-06), 百拇医药