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【關(guān)鍵詞】微囊胰島移植體

異種胰島移植可能是治療1型糖尿病最有希望的方法,它不僅能逆轉(zhuǎn)糖尿病動(dòng)物和人的高血糖狀態(tài),而且能防止糖尿病慢性并發(fā)癥的發(fā)生及發(fā)展［1］。然而,排斥反應(yīng)和生物安全性一直是阻礙異種移植的兩個(gè)主要問(wèn)題［2～3］。微囊移植技術(shù)能起有效的免疫隔離作用，為解決排斥反應(yīng)、供體缺乏等問(wèn)題提供了新思路［4］,但是目前微囊化移植體均未能有效地?cái)[脫有限的功能和壽命［5］。豬的內(nèi)源性逆轉(zhuǎn)錄病毒（porcineendogenousretrovirus,PERV）可感染體外培養(yǎng)人細(xì)胞,這使跨種族間感染已引起人們的重視［6］。作者就這些方面來(lái)闡述微囊異種胰島移植體的相關(guān)問(wèn)題研究進(jìn)展情況。

1有關(guān)微囊移植體的現(xiàn)存問(wèn)題和前景

1.1微囊移植體免疫原性

微囊免疫隔離的局限性主要表現(xiàn)在不能完全隔離囊內(nèi)異種細(xì)胞產(chǎn)生的小分子物質(zhì)的滲出,激活局部免疫細(xì)胞、誘導(dǎo)纖維細(xì)胞浸潤(rùn),引起排斥反應(yīng)及移植部位纖維化;又不能完全隔離移植體外免疫細(xì)胞分泌的NO、過(guò)氧化物、自由基、部分細(xì)胞因子等的直接滲入,影響囊內(nèi)細(xì)胞功能。有研究者采用海藻酸-鋇交聯(lián)微囊包裹新生豬胰島樣細(xì)胞簇，對(duì)取出的微囊進(jìn)行免疫染色，發(fā)現(xiàn)囊周及囊內(nèi)皆有熒光反應(yīng)存在，表明抗體可通過(guò)囊壁［7］，而細(xì)胞因子較抗體的分子量小得多，可推斷細(xì)胞因子也能通過(guò)。Salfey［8］等采用微囊化移植聯(lián)合CTLA4-Ig處理,可有效延長(zhǎng)微囊化胰島的功能和壽命。另一些研究顯示雖然微囊具有免疫隔離作用,但是這并不能阻止移植體產(chǎn)生的小分子抗原的滲漏,從而激活受體對(duì)移植體的免疫應(yīng)答，而且排異反應(yīng)跟供受體之間種屬差異程度密切相關(guān),種屬差異越大,則該排異反應(yīng)越嚴(yán)重［9］。巨噬細(xì)胞也是影響囊內(nèi)細(xì)胞存活的主要免疫細(xì)胞,其分泌的小分子致炎因子NO等對(duì)囊內(nèi)移植物有免疫排斥作用。有研究將脂氧化酶抑制劑去甲二氫愈創(chuàng)木酸(Nor-dihydroguaiareticacidNDGA）與移植體共包囊,可有效抑制巨噬細(xì)胞活性和趨化作用,并延長(zhǎng)移植體壽命［10］。許多動(dòng)物實(shí)驗(yàn)已證實(shí)微囊胰島的免疫隔離效果,明顯延長(zhǎng)了移植物的存活時(shí)間;但是也應(yīng)該注意到免疫隔離后的胰島，無(wú)直接的血液供應(yīng)，氧等營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)只能靠彌散作用才能獲得,這必然導(dǎo)致胰島尤其是中心區(qū)胰島氧氣等營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)供應(yīng)不足而喪失功能。雖然目前微囊化胰島還存在較多不足,但隨著微囊技術(shù)的不斷優(yōu)化、制作微囊材料的進(jìn)一步完善及對(duì)胰島分離、純化、移植技術(shù)的日漸改進(jìn),胰島移植終將造福于人類糖尿病,微囊移植體可能就是關(guān)鍵技術(shù)。

1.2微囊移植體的移植環(huán)境

由于微囊的隔離作用,移植體不能建立直接的血管通路,其營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)和供氧，只能通過(guò)滲透的方式從周圍組織獲得。微膠囊周圍的新生血管不但對(duì)胰島的生存至關(guān)重要,而且提供適宜的葡萄糖胰島素動(dòng)力學(xué),使胰島移植物發(fā)揮最佳效果.因而選擇合適的移植體環(huán)境對(duì)微囊化移植體的功能發(fā)揮和存活至關(guān)重要。理想的移植體環(huán)境應(yīng)該滿足下面三個(gè)條件:(1)移植部位氧分壓高;(2)周圍血管化程度高;(3)相對(duì)免疫特惠,但是上述條件很難同時(shí)滿足。按移植部位也可將胰島移植分為原位移植和異位移植：所謂原位移植是基于胰島素經(jīng)門靜脈進(jìn)入肝臟代謝這一生理基礎(chǔ)來(lái)確定的,包括門靜脈內(nèi)、肝內(nèi)、脾內(nèi)、大網(wǎng)膜及腹腔內(nèi)等部位的移植；異位移植則指皮下、肌肉內(nèi)、睪丸內(nèi)、胸腔內(nèi)、腎包膜下及腦內(nèi)等部位的移植。Robitaille［11］等將鼠胰島微囊在含胰島素樣生長(zhǎng)因子（ILGF-Ⅱ）的培養(yǎng)液中培養(yǎng)后，通過(guò)組織學(xué)、熒光顯微鏡觀察及凋亡研究表明，ILGF-Ⅱ呈劑量依賴性提高胰島活性，減少凋亡率及壞死率。因?yàn)镮LGF-Ⅱ是胰管細(xì)胞分泌的最豐富的生長(zhǎng)因子，相當(dāng)于部分重建了胰島在胰腺中的微環(huán)境，移植時(shí)建立部分或全部同體內(nèi)相同的微環(huán)境有利于移植物長(zhǎng)期存活，從而提高移植效果。在對(duì)微囊化胰島的研究中,努力解決把微囊胰島移植于何處會(huì)產(chǎn)生最佳效果的問(wèn)題,通過(guò)對(duì)血管腔內(nèi)移植、血管腔外移植的嘗試,發(fā)現(xiàn)血管內(nèi)移植血液似乎成為容納胰島的免疫特惠區(qū),移植物未被排斥,形態(tài)結(jié)構(gòu)完整,細(xì)胞功能活躍,而且移植物釋放的胰島素直接進(jìn)入血液符合胰島素的生理釋放特點(diǎn),但其并發(fā)癥如血栓形成和移植后感染情況較嚴(yán)重,總的說(shuō)來(lái)血管內(nèi)移植弊多利少［12］。

2微囊移植體細(xì)胞供源的問(wèn)題和進(jìn)展

2.1胰島細(xì)胞來(lái)源

基礎(chǔ)研究和臨床實(shí)踐的證據(jù)均顯示，在糖尿病的自然病程中，胰島β細(xì)胞功能的持續(xù)惡化是一個(gè)不可逆的過(guò)程。目前胰島移植仍然面臨著胰島組織來(lái)源不足和免疫排斥反應(yīng)的問(wèn)題，尤其是供體來(lái)源不足限制了胰島移植的廣泛開展。最新研究應(yīng)用干細(xì)胞移植技術(shù)來(lái)解決胰島β細(xì)胞來(lái)源，就是通過(guò)一定的技術(shù)和方法使干細(xì)胞定向分化成為能夠制造胰島素的β細(xì)胞，然后移植到糖尿病患者體內(nèi)以提供胰島素。胚胎干細(xì)胞（embryonicstemcell,ES）將從胚胎中獲得的多能干細(xì)胞,通過(guò)特殊物質(zhì)誘導(dǎo)或使其高表達(dá)某些特定因子,從而使其分化成具有某些胰島細(xì)胞特性的細(xì)胞。這些在實(shí)驗(yàn)室中產(chǎn)生的細(xì)胞具有許多胰島細(xì)胞的特征,包括胰島素的產(chǎn)生和釋放,但是目前這些細(xì)胞不具有根據(jù)機(jī)體葡萄糖水平調(diào)控胰島素分泌的能力［13］,因此離廣泛臨床應(yīng)用還有一定的距離。骨髓間充質(zhì)干細(xì)胞(bonemarrowmesenchymalstemcellsBMMSCS)取材方便,容易進(jìn)行體外分離、培養(yǎng)和純化,且具有跨越分化潛能,可望解決細(xì)胞來(lái)源和免疫排異問(wèn)題。Kodama等［14］將骨髓干細(xì)胞移植入糖尿病前期的小鼠和已患糖尿病的小鼠,能阻止糖尿病前期的小鼠進(jìn)展致糖尿病,將胰島移植在已做骨髓移植的糖尿病小鼠的腎包膜下,在血糖恢復(fù)至正常后,切除移植的胰島,這些糖尿病小鼠的血糖仍然保持正常。人胰腺導(dǎo)管細(xì)胞也已被成功分離并誘導(dǎo)分化為胰島細(xì)胞，但尚未證實(shí)其是否有降低血糖水平的功能。根據(jù)目前所得的眾多實(shí)驗(yàn)結(jié)果,經(jīng)誘導(dǎo)分化所得到的胰島樣細(xì)胞,其胰島素分泌量遠(yuǎn)小于正常胰島細(xì)胞的胰島素分泌量。當(dāng)然，要推廣干細(xì)胞應(yīng)用還存在著一系列的問(wèn)題：(1)如何保持移植干細(xì)胞分化和增殖的平衡性，使增殖后的細(xì)胞能夠有效地分泌胰島素，而有效產(chǎn)生胰島素的細(xì)胞又能很好地增殖；(2)移植干細(xì)胞的安全性如何，有無(wú)誘發(fā)腫瘤的可能；(3)異體干細(xì)胞移植物如何逃避自身免疫，目前微囊化技術(shù)能否最終解決這一難題?胰島組織來(lái)源不足和免疫排斥反應(yīng)是胰島β細(xì)胞移植面臨的兩大難題，現(xiàn)在認(rèn)為解決這兩大難題最有希望的途徑是治療性克隆。除了改進(jìn)胰島β細(xì)胞移植技術(shù)外，尋找患者體內(nèi)的胰島β細(xì)胞替代細(xì)胞也是當(dāng)今的研究熱點(diǎn)，即通過(guò)胰島素基因治療使替代細(xì)胞產(chǎn)生胰島素，以便彌補(bǔ)胰島素分泌的不足，也可避免了針對(duì)胰島細(xì)胞的免疫損傷［15］。目前人工構(gòu)建的類胰島細(xì)胞主要面臨的問(wèn)題是如何使轉(zhuǎn)染的靶細(xì)胞產(chǎn)生葡萄糖依賴的胰島素釋放反應(yīng)［16］。因此,如何選擇適當(dāng)靶細(xì)胞、載體及調(diào)控因子至關(guān)重要。

2.2異種細(xì)胞來(lái)源的風(fēng)險(xiǎn)性分析

目前認(rèn)為,豬是最可能用于臨床胰島移植的供體來(lái)源,因?yàn)?(1)豬胰島是一種不受限制的組織來(lái)源;(2)豬胰島素僅有一個(gè)氨基酸與人體來(lái)源不同;(3)豬胰島素臨床應(yīng)用于治療糖尿病患者已達(dá)數(shù)10年;(4)豬體內(nèi)糖代謝調(diào)節(jié)與人類相似。然而2000年Luc［17］等證實(shí),PERV可感染接受豬胰島移植的嚴(yán)重聯(lián)合免疫缺陷小鼠,跨種間感染及異種移植的安全性受到重視。實(shí)際上豬可在絕對(duì)無(wú)菌的環(huán)境中養(yǎng)殖，這樣豬的胰島細(xì)胞移植要比人胰島細(xì)胞移植相對(duì)安全，但豬的PERV是不得不考慮的病毒；PERV是嵌合在豬的基因上的一種病毒，可隨豬的繁殖而傳代，而野生型豬攜帶PERV，并可在體外感染人的細(xì)胞，同時(shí)由于其在豬基因上的強(qiáng)復(fù)制性，以及不可感知的前病毒的強(qiáng)互補(bǔ)性，而且很難做出敲除PERV基因的豬，因此分布于豬基因組內(nèi)的PERV序列是制約豬作為異種器官移植供體的主要因素。盡管在接受豬源器官或組織細(xì)胞移植的人體內(nèi),尚未發(fā)現(xiàn)PERV感染的證據(jù),生物安全性一直是阻礙豬細(xì)胞/器官異種移植的一個(gè)主要因素［18］。由于免疫排斥等原因，PERV轉(zhuǎn)移到人體的可能性幾乎為零,當(dāng)然最為安全的辦法是找出或做出PERV陰性豬。采用微囊化新生豬胰島細(xì)胞移植到大型實(shí)驗(yàn)動(dòng)物—狗的肝臟中,發(fā)現(xiàn)移植后微囊化新生豬胰島細(xì)胞能夠在受體中存活,發(fā)揮生物學(xué)效應(yīng),未發(fā)現(xiàn)PERV發(fā)生跨種系感染,海藻酸鈉微囊可防止豬PERV的穿越,可能在異種移植中具有較好的應(yīng)用前景［19］。因?yàn)樨i可在絕對(duì)無(wú)菌的環(huán)境下養(yǎng)殖，進(jìn)行各種包括基因轉(zhuǎn)移，敲除等的處理，同時(shí)可無(wú)限制的進(jìn)行絕對(duì)大量的臨床前期試驗(yàn)，因此相比同種胰島移植更為安全，更具臨床可行性的異種胰島移植應(yīng)該是可實(shí)現(xiàn)的。

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