楊玉偉 張婷 李萬里 陳繼冰 高宏君

對于療效欠佳的1 型糖尿病和伴有胰島功能衰竭的2 型糖尿病，胰島移植已成為理想的治療方法。隨著胰島移植技術(shù)的發(fā)展和完善，胰島移植的療效不斷提升。瑞士多中心網(wǎng)絡(luò)的10年隨訪和美國國立衛(wèi)生研究院3 期同種異體臨床胰島移植（CIT06、CIT07）均表明胰島移植可顯著降低1 型糖尿病低血糖事件發(fā)生率、穩(wěn)定患者血糖水平，提高糖尿病患者的健康水平及生活質(zhì)量[1-3]。然而，在胰島分離純化過程中胰島的損傷和丟失、移植早期即刻經(jīng)血液介導(dǎo)的炎癥反應(yīng)（instant blood-mediated inflammatory reaction，IBMIR）和缺血缺氧、移植后排斥反應(yīng)及免疫抑制藥的應(yīng)用對胰島造成的損傷使得胰島移植臨床效果欠佳，限制了胰島移植技術(shù)在臨床的推廣和應(yīng)用。據(jù)《胰島移植臨床技術(shù)操作規(guī)范（2019 版）》[4]，胰島移植手術(shù)常規(guī)方式為經(jīng)皮經(jīng)肝門靜脈穿刺，但是胰島的總體丟失率在5%～47%[5]。其中移植早期IBMIR 導(dǎo)致的胰島損傷最為嚴(yán)重，可造成大量移植胰島丟失，嚴(yán)重影響單個供體對單一受體胰島移植的實現(xiàn)。

近年來多項臨床研究及臨床前研究均表明可以采用多種方法和策略減輕IBMIR 對胰島造成的損傷。本文就新近關(guān)于胰島移植過程中預(yù)防和減輕IBMIR的相關(guān)策略進行綜述，旨在為胰島移植過程中移植物保護提供參考，為延長胰島移植后胰島素脫離時間和功能更好的發(fā)揮提供具有臨床應(yīng)用潛力的方法。

1 IBMIR 的發(fā)生機制

IBMIR 是移植胰島入血后立即發(fā)生的一種難以避免的非特異性炎癥反應(yīng)。據(jù)報道，移植早期自體胰島移植的胰島丟失率高達(dá)25%[6]，同種異體胰島移植中可造成高達(dá)50%胰島死亡[7]。IBMIR 主要表現(xiàn)為在移植后立即出現(xiàn)凝血酶-抗凝血酶Ⅲ復(fù)合物和C 肽顯著增加，炎癥因子白細(xì)胞介素（interleukin，IL）-6、IL-8 和干擾素-γ 誘導(dǎo)蛋白10 水平升高，血小板計數(shù)減少[8]。凝血級聯(lián)和補體系統(tǒng)激活、固有免疫細(xì)胞和血小板活化是IBMIR 的主要驅(qū)動因素。當(dāng)受體血液與移植胰島接觸后會迅速引發(fā)一系列反應(yīng)，如組織因子表達(dá)上調(diào)、凝血酶生成、補體系統(tǒng)激活，引起血管內(nèi)凝血、血栓形成和炎癥細(xì)胞積聚[9]。移植胰島的損傷涉及以下兩種方式：（1）血小板和白細(xì)胞浸潤并結(jié)合到移植胰島表面，破壞移植胰島的完整性；（2）活化后的補體片段沉積在移植物上，促進胰島的補體依賴性溶解[9]。多項體外和體內(nèi)實驗均表明，IBMIR 不僅直接嚴(yán)重?fù)p傷暴露于患者血液中的胰島移植物，還可增強抗原提呈、加速和增強細(xì)胞介導(dǎo)免疫反應(yīng)[10]。

針對于IBMIR 凝血級聯(lián)反應(yīng)和血管內(nèi)凝血途徑，患者在接受胰島移植后需常規(guī)給予短期抗凝治療[4]。48 h 內(nèi)泵入肝素鈉，移植術(shù)后1 周內(nèi)應(yīng)用低分子肝素鈉抗凝治療。由于全身肝素化治療存在穿刺部位出血及全身出血風(fēng)險增加的可能，需要定期監(jiān)測凝血功能，并維持活化部分凝血酶時間在50～60 s。針對IBMIR過程中的炎癥反應(yīng)過程，推薦的另一種措施是應(yīng)用腫瘤壞死因子（tumor necrosis factor，TNF）-α 抑制劑依那西普[4]。TNF-α 是炎癥刺激后的單核細(xì)胞和巨噬細(xì)胞產(chǎn)生的促炎因子，參與炎癥反應(yīng)和細(xì)胞增殖、分化、凋亡等多種生理過程。依那西普的用法為移植術(shù)前50 mg 靜脈滴注，移植術(shù)后3、7、10 d 分別給予25 mg 皮下注射。

2 臨床研究成果

2.1 CXC 趨化因子受體1/2 抑制劑

在胰島移植過程中，當(dāng)IL-1β 作用在移植胰島時，胰島釋放趨化因子配體（CXC chemokine ligand，CXCL）1，吸引多核細(xì)胞和自然殺傷細(xì)胞聚集到表達(dá)CXC 趨化因子受體（CXC chemokine receptor，CXCR）1/2 的肝內(nèi)移植物部位，從而加劇IBMIR 對胰島的損傷。早期臨床試驗結(jié)果表明，CXCR1/2 的兩種變構(gòu)抑制劑anakinra 和reparixin 能夠改善部分肝內(nèi)異種胰島移植后的功能。一項關(guān)于reparixin 的多中心雙盲隨機試驗（NCT1817959）表明，應(yīng)用reparixin 預(yù)防IBMIR 對1 型糖尿病同種異體胰島移植的胰島損傷作用為陰性，且有部分結(jié)果表明reparixin可對移植胰島產(chǎn)生積極作用[11-12]；另一項臨床試驗（NCT01967888）是北美全胰腺切除術(shù)后胰島自體移植的2/3 期臨床試驗，該研究結(jié)果目前還未公布。

2.2 低分子葡萄糖硫酸鹽

低分子葡萄糖硫酸鹽（low molecular weight dextran sulfate，LMW-DS）是一種可以抑制補體級聯(lián)、凝血反應(yīng)激活和E-選擇素介導(dǎo)的中性粒細(xì)胞與內(nèi)皮細(xì)胞黏附的物質(zhì)[13]。前期研究表明LMW-DS 是一種有效的IBMIR 抑制劑[14]。近期一項多中心隨機臨床試驗（NCT00789308）表明，低劑量的LMWDS 在減輕IBMIR 對胰島的損傷中顯示出與肝素鈉相似的效應(yīng)，且相比肝素鈉其出血風(fēng)險小[15]。人體應(yīng)用LMW-DS 的安全性、耐受性好，無不良事件發(fā)生。該結(jié)果為進一步研究提供了可靠參考，未來需要進一步的臨床試驗以驗證其臨床效果和安全性。

2.3 α1-抗胰蛋白酶

α1-抗胰蛋白酶（α1-antitrypsin，AAT）是一種主要由肝細(xì)胞合成的血漿蛋白，主要參與血漿蛋白酶活性的負(fù)性調(diào)節(jié)，抑制蛋白酶過度活化引發(fā)的組織損傷[16]。其主要功能包括：（1）抑制多種絲氨酸的內(nèi)切肽酶，包括中性粒細(xì)胞彈性蛋白酶、凝血酶、類胰蛋白酶、纖溶酶、糜蛋白酶、膠原酶、尿激酶等；（2）抑制炎癥反應(yīng)的各個關(guān)鍵環(huán)節(jié)，如各種炎癥介質(zhì)的合成和釋放過程、炎癥因子的生成等[17]。研究表明，AAT 可以通過減輕IBMIR 中的凝血途徑，抑制細(xì)胞因子誘導(dǎo)的c-Jun 氨基末端激酶和核因子（nuclear factor，NF）-κB 激活，減少淋巴細(xì)胞浸潤[17]。不僅如此，AAT 可在胰島肝內(nèi)移植后通過抑制巨噬細(xì)胞活化促進胰島移植物存活[18]。因此在胰島移植期間使用AAT，可以顯著提高胰島移植物的存活率。一項多中心隨機對照臨床Ⅱ期試驗（NCT02093221）表明，AAT 藥物治療安全性好、耐受性好、可降低IL-6 水平[19]。另一項由美國麻省總醫(yī)院開展的關(guān)于AAT 對胰島移植影響的多中心實驗（NCT02464878）正在進行中，研究結(jié)果還未公開發(fā)表。AAT 抑制劑zemaira 在2018年已通過美國食品與藥品監(jiān)督管理局審查并上市，根據(jù)美國臨床試驗數(shù)據(jù)庫查詢，有137 項關(guān)于zemaira 的臨床試驗注冊和開展，其中與急性移植物抗宿主病相關(guān)研究有13 項，與糖尿病相關(guān)的有7 項。zemaira 的有效性和安全性正在逐步得到臨床驗證，有望成為減輕胰島移植IBMIR 的新藥物。

3 臨床前研究成果

3.1 胰島封裝技術(shù)

人類胰島在分離純化過程中會發(fā)生膠原酶損傷，導(dǎo)致胰島完整性破壞，細(xì)胞外基質(zhì)暴露，增加胰島免疫原性和促進炎癥因子釋放，因此，胰島封裝技術(shù)開始被應(yīng)用到胰島移植。為了使封裝后的胰島具有良好免疫保護功能的同時，胰島素釋放、營養(yǎng)物質(zhì)交換不受限，封裝技術(shù)也經(jīng)過了從宏封裝到微封裝、更具優(yōu)勢的納米封裝的改進。通過在胰島表面創(chuàng)建納米級免疫隔離層來封裝胰島，不僅減小了涂層的厚度和移植物的大小，也減少了封裝胰島和宿主環(huán)境之間物質(zhì)交換的距離[20]。與傳統(tǒng)的宏封裝或微封裝技術(shù)相比，納米封裝技術(shù)在提高胰島對葡萄糖變化的反應(yīng)性、增加胰島素釋放率以及促進氧氣、營養(yǎng)素擴散方面具有更多優(yōu)勢[21]。Park 等[22]的研究表明，利用肝素聚乙二醇的聚合物納米物質(zhì)包裹胰島，可在非人靈長類動物胰島移植模型中有效減輕IBMIR。納米封裝技術(shù)利用其優(yōu)勢，被用于優(yōu)化免疫抑制藥藥代動力學(xué)研究、胰島的保護和組織工程胰島構(gòu)建等方面[23]。目前這些研究成果在臨床的應(yīng)用尚不可行，生物材料的長期有效性和安全性需要進一步觀察和論證。隨著生物材料的發(fā)展和進步，生物材料用于保護移植胰島將為患者提供更好的幫助。

考慮到生物材料在組織相容性和氧氣營養(yǎng)物質(zhì)供應(yīng)能力等方面存在一定的局限性，細(xì)胞包裹胰島的封裝技術(shù)也逐漸被嘗試和應(yīng)用。相關(guān)研究表明使用內(nèi)皮集落形成細(xì)胞對胰島進行包裹，可以減少胰島移植后CD41a、C5b-9 和CD11b+細(xì)胞的聚集、增加血管重建、促進胰島素分泌[24-25]。隨著對干細(xì)胞研究的不斷深入，發(fā)現(xiàn)干細(xì)胞可以調(diào)節(jié)局部免疫、促進血管再生、增強胰島素分泌能力[26-27]。研究發(fā)現(xiàn)發(fā)育內(nèi)皮基因座（developmental endothelial locus，Del）-1 通過抑制單核細(xì)胞MAC-1 整合素與血小板GPIb 的相互關(guān)聯(lián)，抑制血小板-單細(xì)胞聚集[28]。Del-1 蛋白可在體外管型模型中減輕IBMIR 引起的血小板和單核細(xì)胞聚集。過表達(dá)Del-1 小鼠移植胰島后IBMIR 的發(fā)生可明顯減輕。因此通過對血管內(nèi)皮進行基因修飾，并應(yīng)用胰島封裝技術(shù)可能會具有更好的效果。通過將干細(xì)胞與胰島共同封裝進行移植，可減少早期炎癥反應(yīng)，促進葡萄糖刺激的胰島素分泌[29]?；谏锊牧系姆庋b技術(shù)可以將胰島、輔助細(xì)胞、生長因子和免疫抑制藥等共同移植，以保護胰島移植物免受IBMIR 和排斥反應(yīng)損傷?？傊?，不管是應(yīng)用生物材料還是細(xì)胞作為封裝胰島的材料，胰島封裝技術(shù)在胰島移植領(lǐng)域取得了較多的成果，但是其臨床療效和安全性需進一步驗證。

3.2 NF-κB 抑制劑

NF-κB 作為調(diào)節(jié)各種促炎因子的主要轉(zhuǎn)錄因子，可以激活多種炎癥因子和趨化因子。NF-κB 通過調(diào)節(jié)IBMIR 中兩種主要的炎癥因子IL-1β 和TNF-α 大量釋放，誘導(dǎo)許多其他下游產(chǎn)物的轉(zhuǎn)錄，例如誘導(dǎo)型一氧化氮合酶、前列腺素E2和干擾素-γ 誘導(dǎo)蛋白10 對胰島產(chǎn)生損傷。除此，NF-κB 不僅直接結(jié)合誘導(dǎo)型一氧化氮合酶與環(huán)氧合酶-2 啟動子區(qū)域并調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)錄，還可以通過抑制巨噬細(xì)胞活化，減少一氧化氮合酶與環(huán)氧合酶-2 產(chǎn)生。相關(guān)研究表明NF-κB 抑制劑withaferin A 和CAY10512 可以減輕IBMIR，從而提高移植胰島的存活率[30]。withaferin A 通過降低CD83 的表達(dá)抑制人類樹突狀細(xì)胞的成熟，并且具有抑制主要組織相容性復(fù)合體Ⅱ動員和抗原提呈的潛力。臨床常用藥物利拉魯肽也被證明具有通過調(diào)節(jié)NF-κB 減少胰島移植物產(chǎn)生組織因子和炎癥因子，從而減輕IBMIR 的能力[31]。

3.3 移植部位的改變

目前臨床應(yīng)用的通過門靜脈肝內(nèi)胰島移植不僅存在門靜脈血栓形成、門靜脈壓力升高和出血等風(fēng)險，移植早期肝臟微環(huán)境通過多種方式可對胰島移植物造成損傷[32]。輸注后5 min 即可發(fā)生IBMIR，出現(xiàn)血栓、血小板、中性粒細(xì)胞和單核細(xì)胞聚集。肝竇內(nèi)皮細(xì)胞通過表達(dá)細(xì)胞間黏附分子-1、血小板活化因子和分泌IL-6，在維持和加重IBMIR 中發(fā)揮重要作用[33]。由于胰島在竇前靜脈中的微栓塞作用和門靜脈低氧狀態(tài)，胰島和鄰近移植物的肝臟可出現(xiàn)缺血缺氧。肝臟Kupffer 細(xì)胞因胰島在竇前靜脈中的微栓塞作用出現(xiàn)缺血-再灌注損傷被激活，利用吞噬和分泌炎癥介質(zhì)、自由基對胰島造成損傷[34]。為避免門靜脈肝內(nèi)胰島移植存在的上述問題，研究者們通過將胰島移植到大網(wǎng)膜、腹膜、脾臟、腎包膜下、肌肉、胃黏膜下層和肺等位置來克服胰島門靜脈移植的缺點。

3.3.1 大網(wǎng)膜 相關(guān)研究結(jié)果表明，大網(wǎng)膜因其高度血管化的結(jié)構(gòu)、較大的表面積及較為方便操作，成為臨床胰島移植理想可行的替代部位[35]。大網(wǎng)膜的突出優(yōu)勢是具有承載大量移植胰島的能力和移植物取出較為簡便[36]，這個優(yōu)勢使得以干細(xì)胞定向分化為胰島素分泌細(xì)胞為主的組織工程化胰島和以各種生物材料為主封裝胰島的技術(shù)應(yīng)用在臨床成為可能。在一項正在進行的同種異體胰島移植到大網(wǎng)膜的臨床研究（NCT02213003）中，為1 例43 歲具有25年1 型糖尿病史的女性患者進行了大網(wǎng)膜胰島移植，并取得了良好的效果[37]。目前此項研究缺乏長期隨訪以及其他患者胰島移植的數(shù)據(jù)。加拿大阿爾伯塔大學(xué)與美國邁阿密大學(xué)進行的大網(wǎng)膜胰島移植研究（NCT02821026）已完成，相關(guān)研究結(jié)果未見公開發(fā)表。當(dāng)前的研究（NCT04884633、NCT02803905、NCT02213003、NCT03779139）也正在進行中，確定大網(wǎng)膜胰島移植策略的安全性和長期可行性。

3.3.2 胸膜腔和肺 近期有相關(guān)研究表明非人靈長類動物胸膜腔和肺具有較高的氧氣張力，也可作為胰島移植的替代部位[38]。Lei 等[39]研究表明胸膜腔具有可容納大體積移植組織以及缺乏IBMIR 介導(dǎo)的胰島損傷能力，并且移植到非人靈長類動物胸膜腔內(nèi)的同種異體胰島具有良好的控制血糖的能力。Lau 等[40]研究首次表明胰島細(xì)胞通過支氣管鏡霧化后可以成功移植在肺部，在此過程中胰島活性、功能不受影響。胸腔和肺作為新報道的可用于胰島移植的部位，因相關(guān)研究較少，其療效和結(jié)局還需進一步研究。

4 小結(jié)與展望

胰島移植IBMIR 應(yīng)對策略的臨床研究主要是應(yīng)用CXCR1/2 抑制劑、LMW-DS 和AAT 抑制劑等藥物干預(yù)IBMIR 的多個環(huán)節(jié)，部分藥物的臨床療效已得到驗證。但是部分臨床試驗暫無明確結(jié)果或缺乏多中心研究，需要進行更多臨床研究以驗證其有效性。臨床前研究通過使用胰島封裝技術(shù)、NF-κB 抑制劑和血管外移植等策略，在減輕IBMIR 對胰島的損傷方面取得了一定的成果，其療效仍有待多中心、大樣本的臨床研究結(jié)果進一步驗證。研究終點是期待針對IBMIR 多個環(huán)節(jié)使用多種有效策略進行干預(yù)，實現(xiàn)單一供體胰島移植和胰島素的正常生理控制。