同种异体胰岛与间充质干细胞联合移植提高胰岛移植疗效的研究进展

魏玲玲，黄孝伦（电子科技大学附属医院·四川省人民医院细胞移植中心，四川 成都610072）

1型糖尿病（type 1 diabetes mellitus，T1DM）是由T细胞介导的特异性自身免疫缺陷性疾病，患者体内的免疫系统破坏胰腺β细胞，胰岛素分泌绝对或相对不足而导致的血糖代谢障碍。目前，胰岛移植是治疗T1DM的有效手段，以疗效显著、移植组织量少、移植方式微创简便、可重复多次、并发症少等为特点［1，2］。但是，胰岛移植尚存在血管化进程缓慢［3］、胰岛提取率较低［4］、免疫性或非免疫性损伤［5］等严重影响移植物长期有功能存活的问题，制约了胰岛移植的广泛开展。

间充质干细胞（marrow mesenchymal stem cell，MSC）不仅具有促进血管再生、抗炎、非免疫原性等特点［5-7］，还能够通过特定的诱导培养条件分化为多种组织细胞［8-10］。研究表明，将体外分离培养的MSC移植到体内，可向多种组织趋化和定位，并分化为相应的组织细胞，同时分泌多种细胞因子，在受损病灶部位发挥免疫调节作用［11］。因此，MSC可能具有治疗多种系统性疾病的巨大潜力。近年来，随着MSC相关研究的深入，MSC移植已成为治疗糖尿病的研究热点。研究人员已通过多种方式诱导MSC分化为胰岛样细胞［12-13］，MSC能够通过减少氧化损失、分泌营养细胞因子、改善微环境等方式提高胰岛细胞的存活率［14-15］。因此，胰岛细胞与MSC联合移植治疗糖尿病具有重要意义。本文将从MSC免疫调节、诱导分化、组织修复与再生等方面，对胰岛与MSC联合移植提高胰岛移植疗效的研究进展进行简要综述。

1 MSC的免疫调节特性

MSC免疫原性低，不表达MHCⅡ类分子蛋白，也不表达免疫识别所需的共刺激分子［16］。因此，MSC可以逃逸机体免疫系统的识别和攻击［17］，所以MSC移植无需担心配型因素影响受体出现免疫排斥反应。同时MSC还可以与多种固有和适应性免疫细胞相互作用，包括T淋巴细胞、B淋巴细胞、树突状细胞、NK细胞等免疫细胞的活化，并减少炎性细胞因子的产生［18-20］。

1.1 MSC对T细胞功能的影响∶胰岛移植后主要面临的免疫问题是糖尿病自身T淋巴细胞介导的免疫排斥反应和同种异体移植排斥反应，在移植排斥反应中发挥重要作用。MSC可能通过多克隆有丝分裂原刺激、抑制T细胞增殖和免疫活性［21］、以及细胞毒性T淋巴细胞活性，从而降低γ-干扰素水平来发挥免疫负调节作用。进一步研究表明，MSC通过影响白细胞介素-2（interleukin-2，IL-2）作用抑制T细胞活性，MSC使CD25从T细胞的表面基质金属蛋白酶-2和基质金属蛋白酶-9裂解，从而削弱T细胞与IL-2的相互作用［22-23］。由于MSC有调控自身免疫反应的能力，MSC可能通过控制反应性T细胞的活化及效应功能，负向调控调节性T细胞免疫反应来保护移植胰岛细胞［24］。

1.2 MSC对其他免疫细胞功能的影响∶MSC还可以抑制B淋巴细胞的激活与增殖，在大鼠和人的共培养实验中均已证实［25］，从而减少自身抗体和破坏性抗体的产生［26］。同时，MSC可以与树突状细胞（dendritic cell，DC）相互作用，防止DC的分化和成熟［27］，从而阻断T1DM患者免疫耐受平衡，防止移植胰岛细胞被破坏。MSC可以通过减少分泌细胞因子及表面受体数量，并使自然杀死细胞的细胞毒性作用降低［28］。总之，MSC可与多种不同类型的免疫细胞相互作用，因此，MSC与胰岛细胞联合移植能够明显抑制免疫排斥反应，达到胰岛移植患者术后的长期存活。

2 MSCs组织修复与再生功能

经门静脉途径移植后，胰岛（约60%）快速丢失是目前胰岛移植的主要障碍之一。Davalli等［29］研究显示，在胰岛移植术后第3天，胰岛细胞的存活率、胰岛素含量和细胞质量开始下降。磁共振检查结果显示，同系小鼠胰岛移植到肝脏后很快出现明显的信号损失并持续1周，从第2周开始信号缺失速度放缓［30］。移植术后胰岛细胞丢失的主要原因包括缺乏血液供应和相关炎症因子的释放［30-31］。胰岛自身富有密集的毛细血管网，约比周围的外分泌组织高10倍［32］。胰岛分离和培养过程中不仅破坏了外部血管，也可能累及胰岛内的血管网。

Brissova等［33］研究认为，移植胰岛血管再生过程包括胰岛内皮细胞（endothelial cells，EC）和调节因子作用，特别是可以促进受者形成新血管网的血管内皮生长因子（vascular endothelial growth factor，VEGF）［34］。骨髓源 MSCs能够产生VEGF-A，可以有效促进细胞的再血管化［35］。Brissova等［34］研究表明，VEGF-A对移植胰岛的血管化、血管再生和功能恢复是必不可少的，且在体外和体内对EC的作用不同［36-37］。

2.1 MSCs促进胰岛细胞修复∶MSC具备定向迁移能力，能够迁移到受损伤的组织部位［38-39］，通过旁分泌多种生长因子、抗炎性因子、抗凋亡因子等发挥损伤修复作用［40-42］。MSC可分泌大量的生长因子（growth factor，GF），包括成纤维细胞生长因子（fibroblast growth factors，FGF）、血小板源性生长因子（platelet-derived growth factor，PDGF）、胰岛素样生长因子（insulin-like growth factor-1，IGF-1）、内皮生长因子（epidermal growth factor，EGF）、肝细胞生长因子（hepatocyte growth factor，HGF）等［43］。Lee等［44］将MSC注入糖尿病模型小鼠体内，观察到MSC可以定向迁移到胰岛和肾小球中，并在这些部位建立促进组织修复的微环境，促进胰岛分泌更多的胰岛素，恢复其正常生理功能。

2.2 MSC促血管再生∶尽管胰岛细胞质量仅占胰腺总质量的1%～2%，却能获得5%～10%的胰腺血流量［45］。胰岛血管内皮为有孔EC，因此，需增加胰岛细胞血供以提高氧分压［46］，提高胰岛存活率，维持胰岛正常功能［47］。研究显示，MSC与胰岛细胞以直接接触的方式进行共培养，可发挥MSC的保护作用，胰岛细胞的存活率显著提高［48］。

研究发现，MSC除了通过自分泌效应直接分化为EC外，通过旁分泌作用促进血管新生［49-50］。在血运重建过程中，毛细血管的生产是一个复杂的过程，包括蛋白酶消化血管壁和EC的迁移、增殖及分化［51］。当血管重组时，EC产生PDGF并吸引支持细胞，包括可以分化为血管内皮细胞的MSC［52］。已有研究证明，MSC可使血管生成素和VEGF表达上调，促进血管生成［53］。Johansson等［54］将MSC及血管内皮细胞与胰岛进行共培养，结果发现MSC促进血管EC显著增殖，提高移植物内血管的新生能力。

3 MSCs的诱导分化作用

MSCs广泛存在于骨髓等人体组织中，易于获取，具有体外自我更新和增殖功能［55-56］，在特定条件下能定向分化为多种组织细胞，如肝细胞、心肌细胞、胰岛细胞等［57-60］。MSC可以在含有胰岛素促进因子的特定培养条件下诱导向胰岛素分泌细胞（insulin-producing cells，IPCs）分化［61-63］。Wu等［64］成功将MSC分化成为胰岛样细胞，并经门静脉移植入糖尿病大鼠模型后，在受体大鼠肝脏发现了已分化可产生胰岛激素的MSC，减轻了患者的高血糖症状。虽然以前的研究认为，MSC分化成其他类型的细胞（例如β细胞）的潜能是其发挥再生能力的主要原因［44］。但在MSC分化为IPCs的能力方面仍然存在较大争议，尚缺乏有效数据支持其分泌胰岛素的质量与数量，需要开展更深入的研究。

4 小 结

目前认为，胰岛移植与胰腺器官移植治疗T1DM的效果相当，均是有效的治愈性手段。但因移植的胰岛数量不足、免疫抑制剂致糖尿病的不良反应以及免疫排斥反应等使移植的胰岛早期丢失、慢性失功等严重影响移植物长期存活等问题，制约了临床胰岛移植的广泛开展。近年来，随着MSC相关研究的不断深入，具有免疫调节特性、组织修复与再生功能、改善胰岛生存微环境的作用，使之与胰岛的联合移植可能具有治愈糖尿病的巨大潜力。MSC联合胰岛移植的疗效现阶段在体外和小动物模型研究中已得到肯定，我们的研究团队在联合移植后的活体检测方面取得了初步成果［65］，旨在突破移植物生存期短的瓶颈，为提高胰岛移植治愈糖尿病提供新路径和新希望。