胰腺移植和胰岛移植的现状与发展方向

　　作者：彭永德　　作者单位：200080 教授 主任医师 博士生导师 上海交通大学附属第一人民医院内分泌代谢科、糖尿病研究室主任

　　【关键词】 胰腺移植,胰岛移植,I型糖尿病

　　与传统的胰岛素治疗相比，胰岛细胞替代(胰腺器官移植或分离胰岛移植)是获得稳定正常血糖状态和避免低血糖发作的惟一治疗方法。临床胰岛移植可使1型糖尿病成为胰岛素不依赖，胰岛移植手术安全简便。长期研究强烈提示有效的胰岛移植可防止和延缓1型糖尿病慢性并发症进展，这些获益的代价往往需要长期应用具有潜在风险的免疫抑制治疗。近年来随着成人胰岛移植的广泛开展，对免疫抑制方案的改进，其毒副作用尤其致糖尿病作用明显减少，胰岛移植可能成为1型糖尿病较理想的治疗方法。

　　1 胰腺移植

　　1.1 胰腺移植国内外现状 随着移植外科技术的发展，各类新型免疫抑制剂的运用，以及对移植病例的选择(相对健康糖尿病患者)，胰腺移植的效果及成功率稳步提高，例数逐年增加。胰腺移植在各种脏器移植中，是仅次于肾、肝脏与心脏以外，占第4位的器官移植。根据国际胰腺移植登记处(IPTR)的统计，截止2004年共进行23 043例胰腺移植，2000年后增加明显，其中多数为胰肾同期联合移植(SPK)，移植后3年受体存活率在90%以上，移植物存活率在60%~70%。美国完成了2/3的病例数，欧洲国家完成了1/4的病例数。1996~2002年全美器官分配联合网络(UNOS)的数据统计表明，由于移植技术缺陷所导致的血栓形成、感染、胰腺炎、吻合口漏，占胰腺移植失败原因的9%。胰肾同期联合移植(SPK)、肾移植后胰腺移植(PAK)、单纯胰腺移植(PTA)术后第1年移植排异发生率分别是2%、7%、8%。我国胰腺移植起步晚，发展尚慢，从2001~2006年统计，上海市第一人民医院完成胰肾联合移植23例，并报告了门、肠引流式胰肾一期联合移植5例。

　　根据2006年ADA推荐[1]，胰腺移植用于治疗1型糖尿病的指征为：①糖尿病合并尿毒症或即将进展为尿毒症准备肾移植术患者，这类患者可以行SPK或PAK手术，其中SPK的胰腺存活率高于PAK。②PTA手术仅适于下列情况：频繁出现严重的急性并发症包括低血糖、严重高血糖、酮症酸中毒;由于临床或精神原因导致外源胰岛素无法使用;对急性并发症治疗胰岛素失效。

　　1.2 胰腺移植展望 目前胰腺移植主要作为肾移植的附属手术，来解决糖尿病肾病出现尿毒症的问题。对于非尿毒症患者，免疫抑制剂的副作用和糖尿病的严重并发症，谁是主要矛盾，让临床医生进退两难，因而目前胰腺移植依赖于新的免疫抑制剂问世和丰富的供体来源。免疫抑制剂发展动向是胰腺移植的主要方向，预计在未来几年，胰腺移植研究的重点将集中在术后急慢性排斥反应及其他手术并发症的防治、如何获得移植物长期携功能存活方面[2，3]。

　　2 胰岛移植

　　2.1 胰岛分离的新型胶原酶 胰岛的收获量受许多因素影响，其中以胰腺供体的条件、离体胰腺的保存以及分离技术最为重要。消化酶现多用释放酶，它含有高度纯化的胶原酶I、II的异构体和嗜热菌蛋白酶。释放酶的活力强、纯度高、毒性小，而且不同批号间酶活性相当稳定，用释放酶消化分离的胰岛不仅得率大大提高，而且胰岛的活性亦明显增加。释放酶目前亦已广泛用于大动物和啮齿类动物的胰岛分离。近来德国Serva研制一种用于成人胰岛分离的新型消化酶，称为Serva胶原酶NB1(胶原酶NB1添加中性蛋白酶)，胰岛得率与释放酶类似，而用胶原酶NB1胰岛形态学改善，胰岛细胞凋亡比例减少，且无批号间酶活性变异，被认为有望成为人胰岛分离的专用消化酶。此外，冷缺血时间显著影响胰岛得量，因而加拿大艾伯塔大学用两层充氧方法保存胰腺明显增加延长冷缺血时间和胰岛用量，然而近有研究认为该方法作用有限，因为氧气对胰腺组织渗透性仅为1 cm (约为胰腺直径的15%)，一般认为，仅在8 h内两层充氧方法保存明显增加胰岛得量和分离的成功率[4，5]。

　　2.2 成人胰岛移植物的免疫原性 以往研究显示胰岛在体外低温(24℃)培养、冷冻保存、激光照射等体外预处理后，可明显降低人胎胰岛制备物的免疫原性。成人胰岛免疫原性较强，如何减轻胰岛免疫原性也成为研究的另一热点。董维平等通过体外MHC-ΙΙ单抗预处理及24℃培养成人胰岛细胞，可显著降低成人胰岛移植物的免疫原性，表现为胰岛-淋巴细胞混合培养(MILC)刺激指数较降低、HLA-DR和LCA阳性细胞较对照组明显降低。但预处理组胰岛素释放试验的刺激指数、3H-亮氨酸掺入指数和凋亡细胞数均差异无统计学意义，提示抗人MHC-ΙΙ单抗和24℃培养能减少成人胰岛移植物中免疫原性，但对胰岛功能无明显影响[6，7]。

　　2.3 成人胰岛移植的现状 胰岛细胞移植比胰腺移植更简单、安全，是当今世界糖尿病治疗领域研究的主流方向之一，可望成为治疗1型糖尿病的根本途径。2004年国际胰岛移植登记处(ITR)报告了成人胰岛移植的登记资料，从1974年至2003年6月全球完成成人胰岛移植705例，其中1990至2003年6月在世界14个医疗机构进行615成人例胰岛移植[8]。资料分析显示成人胰岛移植后1年，患者存活率为97%，胰岛移植物具有功能者为54%，而其间获得胰岛素不依赖者为20%。然而，采用 加拿大Edmonton方案者胰岛素不依赖的比例显著改善，水平达50%~80%。

　　2.3.1 Edmonton方案和5年随访报告 进入新世纪后，加拿大艾伯塔大学外科Shapiro医生等采用释放酶(Liberase)经导管灌注消化胰腺，在无异种蛋白环境中纯化胰岛，新鲜胰岛经门脉肝内移植，并使用不含糖皮质激素的免疫抑制方案，进行临床胰岛移植获得巨大成功，并形成了著名的Edmonton方案。该小组于2000年报道了7例血糖极不稳定的1型糖尿病例移植1年后全部停用胰岛素，引起国际对胰岛移植广泛关注。免疫抑制方案为雷帕霉素、他克莫司和噻尼哌(一种IL-2受体阻断剂)。为此美国NIH组织了欧美地区10个科研中心进行重复和临床研究肯定了Edmondon方案的有效性。

　　近年来一些研究中心对Edmonton方案作了部分改进，包括分离胰岛经体外短期培养及阻断TNF-α处理。与新鲜成人胰岛移植相比，培养的胰岛移植同样可有较好临床疗效[9]。2005年Edmonton小组对65例胰岛移植病例进行了5年随访报告，其中52例接受了2次移植，11例接受了3次移植，胰岛数目为(11 910±469) IE/kg，其中44例达到定义的胰岛素不依赖。在128次手术中，15例发生出血，5例出现门静脉分支血栓。平均随访5年时胰岛素停用率仅为10%，但恢复胰岛素治疗的病例胰岛素剂量为移植前的一半，低血糖评分和血糖脆性指数明显改善，表明多数患者仍有C肽分泌功能且胰岛移植物能缓解血糖的不稳定性和低血糖问题。

　　2.3.2 单个供胰的胰岛移植 日本京都大学报道了首例单个亲属活体供胰采用Edmonton方案的胰岛移植获得成功，2年后随访供体和受体血糖仍维持正常，表明单个供胰分离的胰岛可满足临床移植获得胰岛素不依赖的可行性，鉴于胰岛移植技术尚存在一些不确定因素，目前一般不提倡亲属活体供胰的胰岛移植[10，11]。

　　2.3.3 免疫抑制方案 胰岛移植免疫抑制药物不仅需要克服自身免疫和异体免疫两大障碍，尚需尽量减少对移植胰岛产生潜在毒性作用。早期方案主要参照器官移植的免疫移植方案，包括硫唑嘌呤、环孢素A和糖皮质激素。采用此方案不到10%患者获得胰岛素停用。Edmonton小组采用雷帕霉素、低剂量他克莫司和IL-2受体单抗的无激素免疫抑制方案，使胰岛移植胰岛素不依赖的比例达50%~80% [10，12]。尽管恶性肿瘤、移植后淋巴瘤和败血症的风险目前已降很低或已削除，但接受胰岛移植的患者需长期应用免疫抑制治疗[13，14]。今后研究重点将是对自身免疫和异体免疫反应的全面深入理解，最终将着眼于建立免疫耐受，这是在发病早期进行移植，或对儿童进行移植的先决条件[15]。

　　2.3.4 挑战与希望 胰岛移植要完成从临床研究到临床治疗必须寻求如下策略： ①提高分离胰岛细胞对代谢的调控能力、对炎症反应的耐受能力以及免疫攻击躲避能力;② 抑制血栓形成和针对胰岛移植物的炎症反应;③ 用较少致糖尿病副作用的方案获得免疫保护。长期维持胰岛素不依赖状态将是另一难题，主要需明确开始起效的异体胰岛移植物的功能丧失是否与下列因素有关：① 免疫抑制方案控制自身免疫和异体免疫反应的失效;② 在目前免疫抑制方案下胰岛再生能力丧失;③ 由于共同植入的前胰岛细胞数量和活力不足而致的胰岛新生能力丧失。可见目前的胰岛移植技术远未完美，尚有不少瓶颈问题。因而，目前认为成人胰岛移植仅适应于极不稳定的糖尿病患者;或已进行另一个器官移植并已接受免疫抑制治疗的糖尿病患者。

　　2.4 猪胰岛异种移植

　　2.4.1 长期随访报告 异种胰岛移植有效解决供胰缺乏问题。成功的异种胰岛移植需要足量功能良好及微生物学安全的胰岛。Groth等[16]报道，10例1型糖尿病肾移植患者门静脉内移植或肾包膜下移植20~102万胎猪ICCs，所有患者均接受标准免疫抑制(环孢素A+骁悉+来氟米特)治疗，并加用抗淋巴细胞球蛋白(ALG)或15-脱氧精胍素(15-DSG)， 移植后4例尿中排泄少量猪C肽200~400天，胰岛素用量均无变化，病情稳定15~35月，肝功能正常，移植肾功能稳定，1例肾活检显示包膜下含胰岛素和胰高糖素活性细胞。在移植后6~9年随访，显示移植病例体内仍存在较移植前滴度升高的异种反应性抗体，表明异种猪胰岛移植后可长期激活针对异种的免疫反应[17，18]。Valdes-Gonzalez 等[19]改进移植方法，将新生猪胰岛和睾丸Sertoli细胞联合放置在一个新的胶原覆盖的装置内作皮下移植，对12例行新生猪胰岛移植的糖尿病患者作了4年随访，所有受试者未用免疫抑制剂，无移植并发症和猪逆转录病毒感染发生。与11例年龄匹配的非移植糖尿病患者比较，一半移植患者显示胰岛素用量较移植前显著下降并维持4年，其中2例维持胰岛素非依赖长达数月。葡萄糖刺激后可以测出猪胰岛素水平，3年后对4例作移植物活检及免疫组化检测均发现胰岛素阳性细胞，提示应用该技术所做的猪胰岛移植功能长期存活成为可能。

　　2.4.2 猪内源性逆转录病毒 猪内源性逆转录病毒(PERV)被认为异种胰岛移植的主要感染性障碍，PERV可在小鼠胰岛移植后感染并无症状。成年和胎猪胰岛体外培养可产生低水平的PERV，移植后 1~3天PERV表达水平达高峰，随后很快回到基础水平[20]。另有研究观察了成年猪胰岛移植后，糖尿病裸鼠血糖维持正常时间长于免疫抑制的糖尿病大鼠，用实时PCR对所有受体动物的多种组织检测未发现PERV传播[21]。

　　2.4.3 免疫抑制方案 环孢素A(CsA)+骁悉(MMF)+来氟米特(LEF)联合方案被作为异种胰岛移植的标准免疫抑制。Wennberg 等[22]将成年猪胰岛移植于糖尿病大鼠，证实CsA+MMF+LEF处理组的大鼠维持正常血糖时间显著长于未用免疫抑制药物组大鼠。CsA+MMF+LEF具有较好的抗排斥作用。另有将胎猪胰岛(ICCs)移植于糖尿病Lewis大鼠的肾包膜下，分组应用不同的免疫抑制方案，结果显示未用药物对照组移植物完全排斥，单用强的松(PRE) 组仅有轻微抗排斥作用， 单用他克莫司(TAC)组可防止排斥反应，但加用PRE后出现矛盾的有害作用。提示TAC在异种胰岛移植模型中发挥显著的免疫抑制作用，加入强的松后明显消除这种保护作用[23]。近年来有关采用异种猪胰岛临床移植的报道极少，可见异种猪胰岛移植用于临床尚有较长的路要走[24，25]。

　　2.5 胰岛干细胞 Ramiya等[26]从成年糖尿病前期的NOD小鼠分离胰腺导管干细胞(PDSC)，体外持续培养并不断传代3年以上，细胞数增殖近1万倍，可呈现较典型的胰岛样结构，并对高浓度葡萄糖有胰岛素释放应答反应，免疫组化染色证实有胰岛素和胰高糖素的表达，RT-PCR显示这些细胞能表达许多胰岛细胞的标志性基因，如胰岛素基因，胰高糖素，生长抑素，GLUT-2及谷氨酸脱羧酶67等等。将分化成熟的胰岛细胞移植NOD小鼠可完全逆转其糖尿病状态。国内黄海霞等[27]将人胎胰nestin阳性细胞在体外诱导成类产生分泌胰岛素的胰岛细胞团(ICC)。将诱导后ICC移植于免疫抑制状态的糖尿病NOD小鼠，ICC可使糖尿病鼠血糖明显降低，移植处有明显的血管增生。但胚胎干细胞和成人干细胞来源的胰岛细胞替代研究进入临床治疗，尚需克服多种实验障碍。首先要建立操作规程以获得达到要求纯度的胰岛细胞;其次是移植本身问题的解决，如免疫排斥、 肿瘤发生、植入部位及生物安全性等。尽管干细胞移植治疗糖尿病仍较遥远，但让胰岛移植未来露出曙光。

　　综上所述，目前胰岛主要从尸胰分离而获得，在美国，据器官共享联合网络统计每年不足6 000个供体胰腺可以使用，且一个移植受体常需多个供胰分离的胰岛，国际糖尿病联盟预计每年新诊断的1型糖尿病超过3万人。我国的组织器官供体更加匮乏，鉴于建立成人胰岛移植的技术体系的投资及难度较大，加之供体来源紧缺，整体进展较慢，有待于建立国家级临床胰岛移植研究中心，促进临床胰岛移植研究健康有序发展，以免造成资源的浪费。临床移植效果虽有较显著提高，但如何长期维持胰岛移植物功能仍是急待解决的问题。此外，胰岛或干细胞移植的理念提供了众多诱人的前景，因而开发新的胰岛资源，尤其胰岛干细胞培养及分化引导势在必行。相信随着胰岛移植的基础和临床研究进一步的进展，临床胰岛移植效果必将进一步提高，有望造福于更多的1型糖尿病患者。

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