胰島移植部位的選擇及優缺點

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

隨著胰島分離技術和免疫抑制治療方案的改進，臨床胰島移植取得了重大進展。胰島移植是一種微創手術，可以使1型糖尿病患者的血糖水平恢復正常并脫離胰島素治療，避免了胰腺移植引起的手術并發癥［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缺點進行了討論，為今后的相關研究提供指導。

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，肝臟在調節胰島素水平方面發揮著重要作用，將胰島素直接分泌到肝臟可以嚴格控制血糖［7］。與門靜脈胰島移植相比，腹腔胰島移植會導致延遲的系統性胰島素分布［8］，這也進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，胰島細胞的吸收效果比較好，需要的胰島細胞較少［9］，因此，也成為與其他移植位點比較的標準［10］。但經門靜脈移植的胰島細胞約有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出血、血栓、免疫抑制劑毒性作用、門靜脈高壓癥、經血液介導的炎癥反應等并發癥［12］。研究表明，經肝門靜脈移植的胰島細胞存在氧供應不足和不能完全血管化等問題，而胰島β細胞對低氧不耐受，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生立即經血液介導的炎癥反應（instant blood mediated inflammatory reaction，IBMIR）［11］，而血液介導的炎癥反應限制了β細胞的功能。因此，必須尋找其他血液反應弱的移植部位或保護移植物免受其影響。目前，有很多相關方案可以防止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對IBMIR，但其仍然是門靜脈胰島移植中影響β細胞功能的重要因素。

2 腎包膜胰島移植

盡管血液供應相對不足，不能提供富氧的微環境，但對于嚙齒動物來說，腎包膜仍是廣泛應用的移植位點。腎包膜下移植的胰島細胞成活率高，發揮功能快，移植后排斥反應弱，且進行腎切除術較容易，便于進行組織學檢查。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，在腎包膜下進行胰島移植可以使2/3的患者分泌C肽［18］。然而，從手術的角度來看，在人腎包膜下進行微創移植手術比較困難，且接受該手術的患者有較多出現糖尿病腎病，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糖尿病的效果相近［19］。盡管脾是胰島代謝的適應位點，且在大型哺乳動物實驗中取得了較好的結果［20］，但移植受體的脾破裂出血風險高，而且移植的胰島更容易接觸到淋巴細胞，因此，該移植部位無應用潛力。

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注。然而，小鼠移植模型的研究表明，腹膜需要更多的胰島細胞才能逆轉高血糖，且由于缺乏副交感神經導致糖耐量測試異常［21］，胰島結構也會發生形態學改變［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點。在非肥胖糖尿病的小鼠模型中，其腹膜內胰島移植中有5%瓊脂糖凝膠包裹的胰島細胞可以免受免疫攻擊［23］。在胰腺切除誘發糖尿病的犬模型中，腹膜內微囊化胰島移植聯合低劑量環孢素可維持血糖水平正常長達6個月［24］。在非人靈長類動物模型試驗中已經證明了腹腔內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化的前景［26］。

5 大網膜胰島移植

大網膜具有良好的動脈血供、門靜脈引流及血管豐富等優點［27］。大型動物的研究表明，大網膜是一個安全、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正常［28-29］，并能容納大量的胰島細胞，同時非純化胰島也能良好地生存［30］。大網膜能分泌多種生長因子，如血管內皮生長因子（vascular endothelial growth factor，VEGF）、基質細胞源性因子（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胞才可逆轉高血糖，且關于患者長期生存和移植物功能的數據有限，還有待進一步研究。

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大鼠的高血糖狀態［33］。這是由于胰腺能為胰島細胞提供固有的生存環境，包括氧分壓、葡萄糖監測和胰島素釋放等。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，因為胰腺淋巴結更容易發生免疫排斥反應。此外，胰島細胞的輸注過程具有侵入性，增加了發生胰腺并發癥的風險。

7 胃腸壁胰島移植

胃腸道黏膜是體內攝入葡萄糖的生理傳感器，具有豐富的血管網絡，可利用腹腔鏡或內窺鏡進行術后觀察，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］，但結果還有待于在大型動物實驗和臨床研究中進一步驗證［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90年代，在大鼠的眼前房進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的胰島移植。由于眼前房有大量的自主神經和血管，小鼠胰島成功植入眼內虹膜2周內即可使血糖水平恢復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能夠成功地控制糖尿?。?2-43］，并延緩同種異體排斥反應［44］。Sertoli細胞可以提供血睪屏障，與單獨移植胰島細胞相比，將自體Sertoli細胞與同種異體胰島細胞共移植到腎包膜能夠更好地改善血糖水平，而且即使沒有進行免疫抑制治療也可以顯著延緩排斥反應［45-46］。我們很期待大型動物的睪丸胰島移植和Sertoli細胞-胰島共移植的試驗結果，以確定這種移植方案是否可以應用到臨床試驗中［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，同時延緩同種異體移植排斥反應的發生。然而，腦部胰島移植的高風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，將同種異體胰島細胞與單劑量的抗淋巴細胞血清同時注入胸腺，能夠維持血糖水平正常6個月以上，并能進一步誘導腎包膜移植胰島的耐受性［50］。理論上，胸腺是T細胞成熟的部位，成熟的T細胞暴露于胰島細胞中，使針對胰島抗原的反應性T細胞發生陰性選擇，進而導致胰島特異性T細胞選擇的缺失。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］。肌肉血液供應豐富、接觸方便且便于活檢、具有進行多次移植的可能性，因此，該部位的胰島移植具有很強的吸引力［55］。由于移植物易發生纖維化和壞死，橫紋肌進行胰島移植仍具有巨大挑戰［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現，移植部位的胰島炎癥因子和趨化因子表達水平增加，導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。研究發現，大鼠的骨髓可以作為胰島移植的潛在位點，胰島素組織學研究表明，同種異體移植后，胰島素分泌細胞能夠存留3周［58］。另一項將同種胰島移植到骨髓的實驗逆轉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］。在該部位應用于臨床之前，還需要進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果顯示，移植后2周在無免疫抑制治療的情況下，β細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，在2例受體中有1例出現高血糖逆轉，而且這2例患者移植后的C肽檢測結果均為陽性［61］。

11 總 結

胰島移植在不斷發展，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長期脫離胰島素和預防糖尿病相關并發癥，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重要，上述移植部位各有優缺點，只有根據各部位的臨床可行性、移植效果、患者接受程度等多方面進行選擇，才能達到治療糖尿病的目的。