糖尿病胰岛移植的现状

糖尿病已经成为全球性、发病率逐渐增加性疾病。外源性补充胰岛素及口服降糖药是治疗糖尿病的主要手段，建立内源性胰岛素分泌系统是人们一直在研究的热点。胰岛移植是较胰腺移植更具有简单、安全、有效、副作用小等优点。文章将对胰岛移植的现状做综述。

1 同种胰岛移植

1.1 自体胰岛移植 主要用于慢性胰腺炎及胰腺癌术后。自体移植可避免排斥反应，多数能获得成功。最主要的影响因素是自体胰岛细胞数量有限，影响远期疗效。

1.2 异体移植

1.2.1 成人胰岛移植 成人胰岛来源相对比较充足，但因其免疫原性较强，易产生强烈排斥反应，另外成人胰岛对缺氧耐受力较弱，胰腺外分泌较强，因而受到限制。Shapiro ［1］ 等提出了Edmonton方案，采用雷帕霉素、FK-506和人源化白介素-2（IL-2）受体抗体取得了较好疗效，从而避免了类固醇激素对胰岛细胞的毒性及对机体的代谢紊乱。此方案要求有2～3个成人胰供体，可使受体得到相对多的存活胰岛。此方案远期效果如何有待进一步观察。

1.2.2 胎儿胰岛移植 胎儿胰岛移植具有：（1）外分泌组织发育不成熟，抗原性较弱；（2）胰岛组织丰富，内分泌成分含量高；（3）胰岛细胞增殖能力强，再生能力亦强；（4）对低温、缺氧耐受力好，便于保存等优点。同时，胎儿胰岛移植又有胰岛移植物数量不足、移植后基础C肽恢复不理想及胎儿胰岛在体外高浓度葡萄糖刺激下胰岛素分泌不足等缺点，因而一次移植难以取得满意效果。

2 异种胰岛移植

2.1 猪胰岛 猪胰岛与人胰岛仅有1个氨基酸差别且来源比较容易，因而是最有希望成为临床异种移植的供体。猪供胰可分为胎儿猪及成年猪两种：胎猪免疫原性弱，但体外培养对糖刺激反应较差；成年猪胰岛数量较多，对糖刺激应答较好，但免疫原性强。目前用于人胰腺的消化、分离和纯化胰岛的方法不适用于猪胰岛的提取，因而效率低，胰岛死亡率高，这些使得猪胰岛移植的应用增加了很多困难。新生猪胰腺组织内有大量胰岛干细胞，具有潜在的生长、分化能力，因此目前许多研究集中于胚胎或新生猪胰岛组织。Trivedi等 ［2］ 报导，将新生猪胰腺组织移植到糖尿病鼠的肾包膜下，发现β细胞数量可增加20倍以上，可能与β细胞复制与导管细胞向β细胞分化有关。

2.2 其它胰岛来源

2.2.1 Tilapia热带鱼 有人尝试将Tilapia热带鱼胰岛移植到糖尿病小鼠腹腔内，发现次日小鼠血糖恢复正常，在无禁食情况下可维持正常血糖1周。研究发明：这种鱼具有2个胰腺，1个分泌消化酶，另1个分泌胰岛素，后者几乎全部由胰岛素细胞构成，所以比较容易提取胰岛。但鱼胰岛素不如猪胰岛素生物利用度高，鱼胰岛素氨基酸序列与人胰岛素明显不高，因此，移植后产生抗体机会明显增加。

2.2.2 其它 牛、犬及恒河猴等亦可作为异种胰岛移植供体来源，尚有待于进一步研究。

异种胰岛移植可提供广泛的胰岛细胞来源，但面临比较严重的异种植移排斥反应问题，另外，动物体内包含的反转录病毒可能传染给人类，因此，在掌握人兽共患疾病发病机制之前不宜大规模开展猪-人胰岛移植 ［3］ 。

3 胰岛细胞株

尽管胰岛β细胞有一定的生长能力，但目前尚无体外扩增β细胞的可行方法 ［4］ 。

4 干细胞

干细胞根据其分化潜能分为全能干细胞、多能干细胞和定向干细胞；根据个体发育过程中出现的先后次序不同，又分为胚胎干细胞和成体干细胞。可能用于诱导分化成为胰岛的干细胞包括胚胎干细胞、胚胎生殖细胞等全能干细胞；成体干细胞中的间质干细胞（肝、骨髓、胰腺）、肠上皮细胞等多能干细胞及胰腺导管细胞等定向干细胞 ［5，6］ 。

4.1 胚胎干细胞 胚胎干细胞是一类具有全能分化能力的细胞。1981年，Evans等 ［7］ 建立了小鼠的胚胎干细胞系；1998年，Thomson等 ［8］ 建立了人胚胎干细胞系。由于内胚层的组织、器官发育与外、中胚层不同，不仅需要细胞外基质、生长因子、信号传导通路等条件，细胞与细胞间复杂的相互作用也十分重要。胰腺发育调控的复杂性，使得体外诱导胚胎干细胞分化为胰岛较分化为神经细胞（外胚层）和心肌细胞（中胚层）更加困难。

2000年Soria等 ［9］ 构建了含人胰岛素基因和磷酸甘油激酶基因的载体，再将其转染小鼠胚胎干细胞，采用基因捕捉技术筛选分泌胰岛素的细胞株，随后将细胞移植到链脲佐菌素（STZ）诱导的糖尿病小鼠脾脏，使小鼠血糖得到控制。2001年Lumesky等 ［10］ 在体外诱导小鼠胚胎干细胞，获得具有胰腺内分泌腺样多细胞团，能分泌胰岛素和其它胰源性激素，将这些细胞移植于STZ诱导糖尿病小鼠后，细胞团存活并保持胰岛样结构。

2001年8月Assad等 ［11］ 报道采用人胚胎干细胞诱导分化为能产生胰岛素的细胞。Suheri等 ［12］ 报道体外培养和诱导人胚胎干细胞（hES-H9）分化为具有β细胞特征的细胞该细胞可合成、分泌胰岛素，表达2个重要的基因产物即葡萄糖转运体2（GLUT2）和葡萄糖激酶（GK），GLUT2及GK对β细胞功能和葡萄糖刺激的胰岛素释放反应有重要的作用。

虽然这些技术还限于试验阶段，但如果人胚胎干细胞定向分化成功，不但可以提供足量的可更新的供体，而且可以通过遗传修饰，使移植物逃避宿主的免疫反应。

4.2 成体干细胞

4.2.1 胰腺导管上皮细胞 成人胰腺导管上皮细胞能分化为胰岛细胞。通过分离成年非肥胖大鼠的胰腺导管上皮细胞，经过长期培养可得到“产生胰岛素的干细胞”（IPSC S ），IPSC S 经诱导可分化为有功能的胰岛细胞，如α、β、δ细胞等，其中，β细胞对糖刺激有分泌胰岛素的能力 ［13］ ，移植后可稳定NOD小鼠的血糖。

Bogdani等 ［14］ 研究10岁以内供体的胰腺导管上皮细胞在适当的条件下，可部分分化为胰岛素阳性细胞。Ramiya等 ［15］ 将小鼠胰腺导管细胞体外长期培养，可以分化为有功能的胰岛，移植后可以逆转NOD小鼠的高血糖状态。Bonner-Weir等 ［16］ 在体外成功培养人胰腺导管细胞，并将其诱导分化为能分泌胰岛素的胰岛细胞。

他们首先分离出胰腺导管细胞，采用含烟酰胺的无血清DMEM培养基，以角质化细胞生长因子（KGF）为促有丝分裂剂，Maˉtrigel（多种细胞间质与细胞因子复合物）为诱导分化剂，经3～4周培养后，胰腺导管细胞分泌低浓度胰岛素，并对葡萄糖刺激产生反应。

4.2.2 表达巢蛋白（nestin）的胰腺干细胞 在人和大鼠胰岛和胰腺导管内有一种表达巢蛋白的干细胞，即不表达胰岛素、胰高糖素、生长抑素，也不表达 血管内皮细胞和神经细胞的标记物，而且不表达cyˉtokeratin-19，说明也不是导管上皮细胞。这种干细胞可以诱导分化胰腺内分泌、外分泌细胞和肝细胞 ［17］ 。

研究发现，在人胰岛胚胎发育中，巢蛋白阳性细胞未参与胰腺上皮形成、扩增及胰岛形成过程 ［18］ 。这些巢蛋白细胞可能是早期胰腺发育过程中“遗留”下来的多能干细胞，由于没有合适的外界条件（生长因子、细胞间诱导、发育的时空顺序等）进一步发育，而处于静止状态。

4.2.3 胰腺间质干细胞 间质干细胞被认为是一类具有高度可塑的多能干细胞，能分化为骨细胞、脂肪细胞、软骨细胞、肌细胞、肌腱、肝细胞、神经细胞、胶质细胞等 ［19］ 。已有报道可以从胎儿胰腺中分离出胰腺间质干细胞，其细胞倍增时间、表面标志、多向分化特征与骨髓及其它细胞间质干细胞相似，这也证实了成体干细胞理论，即在成体多种组织中都存留有间质干细胞，它们是胚胎发育过程中存留于各组织中的。

有报道肝间质干细胞可以横向分化为胰导样细胞，因此，推测这类细胞也可能具备横向分化为胰岛的能力。Yang等 ［20］ 将无血清条件下的肝卵圆细胞转到有血清的高糖培养基（23mmol/L）培养2个月后，在融合的单层细胞表面出现许多球型细胞团，这些细胞团与单细胞连接紧密。将其分离传代后，在含有烟酰胺的培养基中继续培养5～7天，细胞团数目增多、体积增大；细胞团之间有类似导管的结构相连，类似于胰岛样细胞团。

这些胰岛样细胞团不仅可以表达胰岛素、胰高糖素等和胰岛相关基因mRNA，而且将200个诱导后的胰岛样细胞团移植到DM小鼠的肾包膜下，可以使小鼠血糖恢复正常，说明肝卵圆细胞可以横向分化为胰岛样细胞。

4.2.4 骨髓间质干细胞 骨髓间质干细胞可能是另一类有希望的侯选细胞，该类细胞具有典型的多向分化的潜能 ［21］ 。如果将骨髓间质干细胞横向分化为胰岛用于1型糖尿病的移植治疗具有下述特殊的优点：

（1）多向分化