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【關鍵詞】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,它不僅能逆轉糖尿病動物和人的高血糖狀態,而且能防止糖尿病慢性并發癥的發生及發展［1］。然而,排斥反應和生物安全性一直是阻礙異種移植的兩個主要問題［2～3］。微囊移植技術能起有效的免疫隔離作用，為解決排斥反應、供體缺乏等問題提供了新思路［4］,但是目前微囊化移植體均未能有效地擺脫有限的功能和壽命［5］。豬的內源性逆轉錄病毒（porcineendogenousretrovirus,PERV）可感染體外培養人細胞,這使跨種族間感染已引起人們的重視［6］。作者就這些方面來闡述微囊異種胰島移植體的相關問題研究進展情況。

1有關微囊移植體的現存問題和前景

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在不能完全隔離囊內異種細胞產生的小分子物質的滲出,激活局部免疫細胞、誘導纖維細胞浸潤,引起排斥反應及移植部位纖維化;又不能完全隔離移植體外免疫細胞分泌的NO、過氧化物、自由基、部分細胞因子等的直接滲入,影響囊內細胞功能。有研究者采用海藻酸-鋇交聯微囊包裹新生豬胰島樣細胞簇，對取出的微囊進行免疫染色，發現囊周及囊內皆有熒光反應存在，表明抗體可通過囊壁［7］，而細胞因子較抗體的分子量小得多，可推斷細胞因子也能通過。Salfey［8］等采用微囊化移植聯合CTLA4-Ig處理,可有效延長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生的小分子抗原的滲漏,從而激活受體對移植體的免疫應答，而且排異反應跟供受體之間種屬差異程度密切相關,種屬差異越大,則該排異反應越嚴重［9］。巨噬細胞也是影響囊內細胞存活的主要免疫細胞,其分泌的小分子致炎因子NO等對囊內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木酸(Nor-dihydroguaiareticacidNDGA）與移植體共包囊,可有效抑制巨噬細胞活性和趨化作用,并延長移植體壽命［10］。許多動物實驗已證實微囊胰島的免疫隔離效果,明顯延長了移植物的存活時間;但是也應該注意到免疫隔離后的胰島，無直接的血液供應，氧等營養物質只能靠彌散作用才能獲得,這必然導致胰島尤其是中心區胰島氧氣等營養物質供應不足而喪失功能。雖然目前微囊化胰島還存在較多不足,但隨著微囊技術的不斷優化、制作微囊材料的進一步完善及對胰島分離、純化、移植技術的日漸改進,胰島移植終將造福于人類糖尿病,微囊移植體可能就是關鍵技術。

1.2微囊移植體的移植環境

由于微囊的隔離作用,移植體不能建立直接的血管通路,其營養物質和供氧，只能通過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胰島的生存至關重要,而且提供適宜的葡萄糖胰島素動力學,使胰島移植物發揮最佳效果.因而選擇合適的移植體環境對微囊化移植體的功能發揮和存活至關重要。理想的移植體環境應該滿足下面三個條件:(1)移植部位氧分壓高;(2)周圍血管化程度高;(3)相對免疫特惠,但是上述條件很難同時滿足。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門靜脈進入肝臟代謝這一生理基礎來確定的,包括門靜脈內、肝內、脾內、大網膜及腹腔內等部位的移植；異位移植則指皮下、肌肉內、睪丸內、胸腔內、腎包膜下及腦內等部位的移植。Robitaille［11］等將鼠胰島微囊在含胰島素樣生長因子（ILGF-Ⅱ）的培養液中培養后，通過組織學、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。因為ILGF-Ⅱ是胰管細胞分泌的最豐富的生長因子，相當于部分重建了胰島在胰腺中的微環境，移植時建立部分或全部同體內相同的微環境有利于移植物長期存活，從而提高移植效果。在對微囊化胰島的研究中,努力解決把微囊胰島移植于何處會產生最佳效果的問題,通過對血管腔內移植、血管腔外移植的嘗試,發現血管內移植血液似乎成為容納胰島的免疫特惠區,移植物未被排斥,形態結構完整,細胞功能活躍,而且移植物釋放的胰島素直接進入血液符合胰島素的生理釋放特點,但其并發癥如血栓形成和移植后感染情況較嚴重,總的說來血管內移植弊多利少［12］。

2微囊移植體細胞供源的問題和進展

2.1胰島細胞來源

基礎研究和臨床實踐的證據均顯示，在糖尿病的自然病程中，胰島β細胞功能的持續惡化是一個不可逆的過程。目前胰島移植仍然面臨著胰島組織來源不足和免疫排斥反應的問題，尤其是供體來源不足限制了胰島移植的廣泛開展。最新研究應用干細胞移植技術來解決胰島β細胞來源，就是通過一定的技術和方法使干細胞定向分化成為能夠制造胰島素的β細胞，然后移植到糖尿病患者體內以提供胰島素。胚胎干細胞（embryonicstemcell,ES）將從胚胎中獲得的多能干細胞,通過特殊物質誘導或使其高表達某些特定因子,從而使其分化成具有某些胰島細胞特性的細胞。這些在實驗室中產生的細胞具有許多胰島細胞的特征,包括胰島素的產生和釋放,但是目前這些細胞不具有根據機體葡萄糖水平調控胰島素分泌的能力［13］,因此離廣泛臨床應用還有一定的距離。骨髓間充質干細胞(bonemarrowmesenchymalstemcellsBMMSCS)取材方便,容易進行體外分離、培養和純化,且具有跨越分化潛能,可望解決細胞來源和免疫排異問題。Kodama等［14］將骨髓干細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。人胰腺導管細胞也已被成功分離并誘導分化為胰島細胞，但尚未證實其是否有降低血糖水平的功能。根據目前所得的眾多實驗結果,經誘導分化所得到的胰島樣細胞,其胰島素分泌量遠小于正常胰島細胞的胰島素分泌量。當然，要推廣干細胞應用還存在著一系列的問題：(1)如何保持移植干細胞分化和增殖的平衡性，使增殖后的細胞能夠有效地分泌胰島素，而有效產生胰島素的細胞又能很好地增殖；(2)移植干細胞的安全性如何，有無誘發腫瘤的可能；(3)異體干細胞移植物如何逃避自身免疫，目前微囊化技術能否最終解決這一難題?胰島組織來源不足和免疫排斥反應是胰島β細胞移植面臨的兩大難題，現在認為解決這兩大難題最有希望的途徑是治療性克隆。除了改進胰島β細胞移植技術外，尋找患者體內的胰島β細胞替代細胞也是當今的研究熱點，即通過胰島素基因治療使替代細胞產生胰島素，以便彌補胰島素分泌的不足，也可避免了針對胰島細胞的免疫損傷［15］。目前人工構建的類胰島細胞主要面臨的問題是如何使轉染的靶細胞產生葡萄糖依賴的胰島素釋放反應［16］。因此,如何選擇適當靶細胞、載體及調控因子至關重要。

2.2異種細胞來源的風險性分析

目前認為,豬是最可能用于臨床胰島移植的供體來源,因為:(1)豬胰島是一種不受限制的組織來源;(2)豬胰島素僅有一個氨基酸與人體來源不同;(3)豬胰島素臨床應用于治療糖尿病患者已達數10年;(4)豬體內糖代謝調節與人類相似。然而2000年Luc［17］等證實,PERV可感染接受豬胰島移植的嚴重聯合免疫缺陷小鼠,跨種間感染及異種移植的安全性受到重視。實際上豬可在絕對無菌的環境中養殖，這樣豬的胰島細胞移植要比人胰島細胞移植相對安全，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胞，同時由于其在豬基因上的強復制性，以及不可感知的前病毒的強互補性，而且很難做出敲除PERV基因的豬，因此分布于豬基因組內的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胞移植的人體內,尚未發現PERV感染的證據,生物安全性一直是阻礙豬細胞/器官異種移植的一個主要因素［18］。由于免疫排斥等原因，PERV轉移到人體的可能性幾乎為零,當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胞移植到大型實驗動物—狗的肝臟中,發現移植后微囊化新生豬胰島細胞能夠在受體中存活,發揮生物學效應,未發現PERV發生跨種系感染,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用前景［19］。因為豬可在絕對無菌的環境下養殖，進行各種包括基因轉移，敲除等的處理，同時可無限制的進行絕對大量的臨床前期試驗，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該是可實現的。

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