胰岛移植部位的选择及优缺点

尹注增，刘荣（.中国人民解放军总医院肝胆外二科，北京 00853；.中国人民解放军总医院肝胆胰肿瘤外科，北京 00853）

随着胰岛分离技术和免疫抑制治疗方案的改进，临床胰岛移植取得了重大进展。胰岛移植是一种微创手术，可以使1型糖尿病患者的血糖水平恢复正常并脱离胰岛素治疗，避免了胰腺移植引起的手术并发症［1］。胰岛非原位移植是胰岛移植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、并发症少、成功率高、移植物可长期存活、易于活检等。目前，胰岛移植的主要部位包括门静脉、肾包膜、脾、腹膜、大网膜、胰腺、胃肠壁、肌肉、皮下、眼前房、睾丸、胸腺、骨髓、脑室等［4-6］。本文对各胰岛移植部位的优缺点进行了讨论，为今后的相关研究提供指导。

1 门静脉胰岛移植

目前，临床胰岛移植多采用门静脉作为移植部位。理论上，肝脏在调节胰岛素水平方面发挥着重要作用，将胰岛素直接分泌到肝脏可以严格控制血糖［7］。与门静脉胰岛移植相比，腹腔胰岛移植会导致延迟的系统性胰岛素分布［8］，这也进一步证明了该猜想的正确性。与其他移植部位相比，门静脉胰岛移植时，胰岛细胞的吸收效果比较好，需要的胰岛细胞较少［9］，因此，也成为与其他移植位点比较的标准［10］。但经门静脉移植的胰岛细胞约有1/2会在移植后不久失功。随着时间推移，大部分患者仍需注射胰岛素，所以门静脉并非最理想的移植部位［11］。此外，门静脉胰岛移植可能出现出血、血栓、免疫抑制剂毒性作用、门静脉高压症、经血液介导的炎症反应等并发症［12］。研究表明，经肝门静脉移植的胰岛细胞存在氧供应不足和不能完全血管化等问题，而胰岛β细胞对低氧不耐受，在氧分压较低的情况下，胰岛素分泌显著减少［7］。

门静脉和所有的血管移植部位都可能发生立即经血液介导的炎症反应（instant blood mediated inflammatory reaction，IBMIR）［11］，而血液介导的炎症反应限制了β细胞的功能。因此，必须寻找其他血液反应弱的移植部位或保护移植物免受其影响。目前，有很多相关方案可以防止IBMIR，如使用烟酰胺［13］、低分子肝素［14］、凝血酶抑制剂［15］和肝素涂抹胰岛［16］。尽管有许多策略能够应对IBMIR，但其仍然是门静脉胰岛移植中影响β细胞功能的重要因素。

2 肾包膜胰岛移植

尽管血液供应相对不足，不能提供富氧的微环境，但对于啮齿动物来说，肾包膜仍是广泛应用的移植位点。肾包膜下移植的胰岛细胞成活率高，发挥功能快，移植后排斥反应弱，且进行肾切除术较容易，便于进行组织学检查。对于免疫缺陷鼠移植物功能而言，该位点比肺、肝、脾更好［17］。尽管在小鼠模型中肾包膜胰岛移植效果很好，但在患者中的效果却不明显。临床研究中，在肾包膜下进行胰岛移植可以使2/3的患者分泌C肽［18］。然而，从手术的角度来看，在人肾包膜下进行微创移植手术比较困难，且接受该手术的患者有较多出现糖尿病肾病，使得该位点的移植效果较差。

3 脾脏胰岛移植

目前，已有提议将胰岛细胞输注入脾静脉支流或直接注入脾髓作为潜在的胰岛移植方案。在犬模型中，自体胰岛移植到脾和肝逆转糖尿病的效果相近［19］。尽管脾是胰岛代谢的适应位点，且在大型哺乳动物实验中取得了较好的结果［20］，但移植受体的脾破裂出血风险高，而且移植的胰岛更容易接触到淋巴细胞，因此，该移植部位无应用潜力。

4 腹膜胰岛移植

因无移植体积的限制，腹膜胰岛移植已受到广泛关注。然而，小鼠移植模型的研究表明，腹膜需要更多的胰岛细胞才能逆转高血糖，且由于缺乏副交感神经导致糖耐量测试异常［21］，胰岛结构也会发生形态学改变［22］。许多试验证实腹膜有能够接受未纯化和微囊化胰岛的优点。在非肥胖糖尿病的小鼠模型中，其腹膜内胰岛移植中有5%琼脂糖凝胶包裹的胰岛细胞可以免受免疫攻击［23］。在胰腺切除诱发糖尿病的犬模型中，腹膜内微囊化胰岛移植联合低剂量环孢素可维持血糖水平正常长达6个月［24］。在非人灵长类动物模型试验中已经证明了腹腔内移植海藻酸钠包裹的新生猪胰岛的安全性［25］。因此，该移植位点在临床试验中具有迅速转化的前景［26］。

5 大网膜胰岛移植

大网膜具有良好的动脉血供、门静脉引流及血管丰富等优点［27］。大型动物的研究表明，大网膜是一个安全、方便、有效的胰岛移植部位，能够成功地使受体的血糖水平恢复正常［28-29］，并能容纳大量的胰岛细胞，同时非纯化胰岛也能良好地生存［30］。大网膜能分泌多种生长因子，如血管内皮生长因子（vascular endothelial growth factor，VEGF）、基质细胞源性因子（stromal cell derived factor-1α，SDF-1α）和CXC趋化因子受体4（CXC chemokine receptor 4，CXCR4）等，这些因子可能有助于胰岛的植入和生存［31］。然而，该位点需要大量的胰岛细胞才可逆转高血糖，且关于患者长期生存和移植物功能的数据有限，还有待进一步研究。

6 胰腺胰岛移植

胰腺作为胰岛的来源器官，一直被认为是胰岛移植的最佳位点。在小鼠胰岛移植实验中，从胰腺分离的胰岛移植物的代谢能力优于从肝脏分离的胰岛移植物［32］，说明胰腺为维持长期的胰岛功能提供了一个更好的环境。与门静脉和肾包膜相比，胰腺胰岛移植需要更少的胰岛就能逆转大鼠的高血糖状态［33］。这是由于胰腺能为胰岛细胞提供固有的生存环境，包括氧分压、葡萄糖监测和胰岛素释放等。尽管如此，对于1型糖尿病患者而言，胰腺并非最佳的胰岛移植部位，因为胰腺淋巴结更容易发生免疫排斥反应。此外，胰岛细胞的输注过程具有侵入性，增加了发生胰腺并发症的风险。

7 胃肠壁胰岛移植

胃肠道黏膜是体内摄入葡萄糖的生理传感器，具有丰富的血管网络，可利用腹腔镜或内窥镜进行术后观察，以及口服治疗药物的生物利用性使该移植部位极具吸引力。在仓鼠［34］、大鼠［35］和猪［36］等动物模型中均已证实，与肾包膜移植的胰岛相比，胃黏膜和浆膜移植的胰岛能更好地控制血糖。相关研究表明，与门静脉胰岛移植相比，胃黏膜胰岛移植更能提高糖尿病大鼠的糖代谢能力［37-38］，但结果还有待于在大型动物实验和临床研究中进一步验证［39］。

8 免疫豁免位点的胰岛移植

许多免疫豁免器官已被建议作为移植部位，然而，目前这些部位仅在临床前模型中使用。20世纪90年代，在大鼠的眼前房进行胰岛移植证实胰腺组织碎片能够存活1.5年［40］。最新的研究利用激光扫描显微镜深入地研究了小鼠眼前房内的胰岛移植。由于眼前房有大量的自主神经和血管，小鼠胰岛成功植入眼内虹膜2周内即可使血糖水平恢复正常并能够维持血糖正常超过200天［41］。

将胰岛移植到大鼠睾丸内能够成功地控制糖尿病［42-43］，并延缓同种异体排斥反应［44］。Sertoli细胞可以提供血睾屏障，与单独移植胰岛细胞相比，将自体Sertoli细胞与同种异体胰岛细胞共移植到肾包膜能够更好地改善血糖水平，而且即使没有进行免疫抑制治疗也可以显著延缓排斥反应［45-46］。我们很期待大型动物的睾丸胰岛移植和Sertoli细胞-胰岛共移植的试验结果，以确定这种移植方案是否可以应用到临床试验中［47］。

实验证明大脑［48］和小脑延髓池［49］胰岛移植能够降低血糖水平，同时延缓同种异体移植排斥反应的发生。然而，脑部胰岛移植的高风险性使其不具备临床可行性。

在啮齿类、犬和猪的动物模型中，已将胸腺作为一个移植部位并进入研究阶段。在糖尿病大鼠的胰岛移植模型中，将同种异体胰岛细胞与单剂量的抗淋巴细胞血清同时注入胸腺，能够维持血糖水平正常6个月以上，并能进一步诱导肾包膜移植胰岛的耐受性［50］。理论上，胸腺是T细胞成熟的部位，成熟的T细胞暴露于胰岛细胞中，使针对胰岛抗原的反应性T细胞发生阴性选择，进而导致胰岛特异性T细胞选择的缺失。事实上，大鼠1型糖尿病模型显示胸腺移植的胰岛能够长期存活［51］，但需要大量的胰岛才可以逆转高血糖［52-53］。

9 肌肉、骨骼胰岛移植

甲状旁腺自体移植的临床研究证明，横纹肌能够支持高代谢活性的内分泌组织。因此，横纹肌也已被尝试作为人类胰岛移植的部位［54］。肌肉血液供应丰富、接触方便且便于活检、具有进行多次移植的可能性，因此，该部位的胰岛移植具有很强的吸引力［55］。由于移植物易发生纤维化和坏死，横纹肌进行胰岛移植仍具有巨大挑战［56］。因此，避免肌肉中的胰岛聚集，防止胰岛周围纤维化是移植成功的先决条件。然而，在大鼠移植模型的研究中发现，移植部位的胰岛炎症因子和趋化因子表达水平增加，导致胰岛功能障碍和纤维化［57］。尽管可以通过减小移植物体积和沿肌肉纵向分布的胰岛来减轻移植后纤维化程度，但仍需长期的临床研究来判断横纹肌胰岛移植在胰岛代谢功能方面是否与肝脏胰岛移植物等价。研究发现，大鼠的骨髓可以作为胰岛移植的潜在位点，胰岛素组织学研究表明，同种异体移植后，胰岛素分泌细胞能够存留3周［58］。另一项将同种胰岛移植到骨髓的实验逆转糖尿病小鼠高血糖症状超过1年，比门静脉胰岛移植高2.4倍［59］。在该部位应用于临床之前，还需要进一步研究长骨和短骨的移植部位。

10 皮下胰岛移植

人皮下微囊化胰岛移植的研究结果显示，移植后2周在无免疫抑制治疗的情况下，β细胞能够存活且有葡萄糖依赖性胰岛素分泌［60］。将微囊化胰岛放入与血管相连的假体装置内，在2例受体中有1例出现高血糖逆转，而且这2例患者移植后的C肽检测结果均为阳性［61］。

11 总 结

胰岛移植在不断发展，如果仅通过能否改善血糖水平来衡量胰岛移植是否成功，那么胰岛移植的成功率十分高。但是，如果将成功的胰岛移植定义为实现长期脱离胰岛素和预防糖尿病相关并发症，那么胰岛移植的效果并不乐观。选择合适的移植部位对于胰岛长期存活至关重要，上述移植部位各有优缺点，只有根据各部位的临床可行性、移植效果、患者接受程度等多方面进行选择，才能达到治疗糖尿病的目的。