杨玉伟 张婷 李万里 陈继冰 高宏君

对于疗效欠佳的1 型糖尿病和伴有胰岛功能衰竭的2 型糖尿病，胰岛移植已成为理想的治疗方法。随着胰岛移植技术的发展和完善，胰岛移植的疗效不断提升。瑞士多中心网络的10年随访和美国国立卫生研究院3 期同种异体临床胰岛移植（CIT06、CIT07）均表明胰岛移植可显著降低1 型糖尿病低血糖事件发生率、稳定患者血糖水平，提高糖尿病患者的健康水平及生活质量[1-3]。然而，在胰岛分离纯化过程中胰岛的损伤和丢失、移植早期即刻经血液介导的炎症反应（instant blood-mediated inflammatory reaction，IBMIR）和缺血缺氧、移植后排斥反应及免疫抑制药的应用对胰岛造成的损伤使得胰岛移植临床效果欠佳，限制了胰岛移植技术在临床的推广和应用。据《胰岛移植临床技术操作规范（2019 版）》[4]，胰岛移植手术常规方式为经皮经肝门静脉穿刺，但是胰岛的总体丢失率在5%～47%[5]。其中移植早期IBMIR 导致的胰岛损伤最为严重，可造成大量移植胰岛丢失，严重影响单个供体对单一受体胰岛移植的实现。

近年来多项临床研究及临床前研究均表明可以采用多种方法和策略减轻IBMIR 对胰岛造成的损伤。本文就新近关于胰岛移植过程中预防和减轻IBMIR的相关策略进行综述，旨在为胰岛移植过程中移植物保护提供参考，为延长胰岛移植后胰岛素脱离时间和功能更好的发挥提供具有临床应用潜力的方法。

1 IBMIR 的发生机制

IBMIR 是移植胰岛入血后立即发生的一种难以避免的非特异性炎症反应。据报道，移植早期自体胰岛移植的胰岛丢失率高达25%[6]，同种异体胰岛移植中可造成高达50%胰岛死亡[7]。IBMIR 主要表现为在移植后立即出现凝血酶-抗凝血酶Ⅲ复合物和C 肽显著增加，炎症因子白细胞介素（interleukin，IL）-6、IL-8 和干扰素-γ 诱导蛋白10 水平升高，血小板计数减少[8]。凝血级联和补体系统激活、固有免疫细胞和血小板活化是IBMIR 的主要驱动因素。当受体血液与移植胰岛接触后会迅速引发一系列反应，如组织因子表达上调、凝血酶生成、补体系统激活，引起血管内凝血、血栓形成和炎症细胞积聚[9]。移植胰岛的损伤涉及以下两种方式：（1）血小板和白细胞浸润并结合到移植胰岛表面，破坏移植胰岛的完整性；（2）活化后的补体片段沉积在移植物上，促进胰岛的补体依赖性溶解[9]。多项体外和体内实验均表明，IBMIR 不仅直接严重损伤暴露于患者血液中的胰岛移植物，还可增强抗原提呈、加速和增强细胞介导免疫反应[10]。

针对于IBMIR 凝血级联反应和血管内凝血途径，患者在接受胰岛移植后需常规给予短期抗凝治疗[4]。48 h 内泵入肝素钠，移植术后1 周内应用低分子肝素钠抗凝治疗。由于全身肝素化治疗存在穿刺部位出血及全身出血风险增加的可能，需要定期监测凝血功能，并维持活化部分凝血酶时间在50～60 s。针对IBMIR过程中的炎症反应过程，推荐的另一种措施是应用肿瘤坏死因子（tumor necrosis factor，TNF）-α 抑制剂依那西普[4]。TNF-α 是炎症刺激后的单核细胞和巨噬细胞产生的促炎因子，参与炎症反应和细胞增殖、分化、凋亡等多种生理过程。依那西普的用法为移植术前50 mg 静脉滴注，移植术后3、7、10 d 分别给予25 mg 皮下注射。

2 临床研究成果

2.1 CXC 趋化因子受体1/2 抑制剂

在胰岛移植过程中，当IL-1β 作用在移植胰岛时，胰岛释放趋化因子配体（CXC chemokine ligand，CXCL）1，吸引多核细胞和自然杀伤细胞聚集到表达CXC 趋化因子受体（CXC chemokine receptor，CXCR）1/2 的肝内移植物部位，从而加剧IBMIR 对胰岛的损伤。早期临床试验结果表明，CXCR1/2 的两种变构抑制剂anakinra 和reparixin 能够改善部分肝内异种胰岛移植后的功能。一项关于reparixin 的多中心双盲随机试验（NCT1817959）表明，应用reparixin 预防IBMIR 对1 型糖尿病同种异体胰岛移植的胰岛损伤作用为阴性，且有部分结果表明reparixin可对移植胰岛产生积极作用[11-12]；另一项临床试验（NCT01967888）是北美全胰腺切除术后胰岛自体移植的2/3 期临床试验，该研究结果目前还未公布。

2.2 低分子葡萄糖硫酸盐

低分子葡萄糖硫酸盐（low molecular weight dextran sulfate，LMW-DS）是一种可以抑制补体级联、凝血反应激活和E-选择素介导的中性粒细胞与内皮细胞黏附的物质[13]。前期研究表明LMW-DS 是一种有效的IBMIR 抑制剂[14]。近期一项多中心随机临床试验（NCT00789308）表明，低剂量的LMWDS 在减轻IBMIR 对胰岛的损伤中显示出与肝素钠相似的效应，且相比肝素钠其出血风险小[15]。人体应用LMW-DS 的安全性、耐受性好，无不良事件发生。该结果为进一步研究提供了可靠参考，未来需要进一步的临床试验以验证其临床效果和安全性。

2.3 α1-抗胰蛋白酶

α1-抗胰蛋白酶（α1-antitrypsin，AAT）是一种主要由肝细胞合成的血浆蛋白，主要参与血浆蛋白酶活性的负性调节，抑制蛋白酶过度活化引发的组织损伤[16]。其主要功能包括：（1）抑制多种丝氨酸的内切肽酶，包括中性粒细胞弹性蛋白酶、凝血酶、类胰蛋白酶、纤溶酶、糜蛋白酶、胶原酶、尿激酶等；（2）抑制炎症反应的各个关键环节，如各种炎症介质的合成和释放过程、炎症因子的生成等[17]。研究表明，AAT 可以通过减轻IBMIR 中的凝血途径，抑制细胞因子诱导的c-Jun 氨基末端激酶和核因子（nuclear factor，NF）-κB 激活，减少淋巴细胞浸润[17]。不仅如此，AAT 可在胰岛肝内移植后通过抑制巨噬细胞活化促进胰岛移植物存活[18]。因此在胰岛移植期间使用AAT，可以显著提高胰岛移植物的存活率。一项多中心随机对照临床Ⅱ期试验（NCT02093221）表明，AAT 药物治疗安全性好、耐受性好、可降低IL-6 水平[19]。另一项由美国麻省总医院开展的关于AAT 对胰岛移植影响的多中心实验（NCT02464878）正在进行中，研究结果还未公开发表。AAT 抑制剂zemaira 在2018年已通过美国食品与药品监督管理局审查并上市，根据美国临床试验数据库查询，有137 项关于zemaira 的临床试验注册和开展，其中与急性移植物抗宿主病相关研究有13 项，与糖尿病相关的有7 项。zemaira 的有效性和安全性正在逐步得到临床验证，有望成为减轻胰岛移植IBMIR 的新药物。

3 临床前研究成果

3.1 胰岛封装技术

人类胰岛在分离纯化过程中会发生胶原酶损伤，导致胰岛完整性破坏，细胞外基质暴露，增加胰岛免疫原性和促进炎症因子释放，因此，胰岛封装技术开始被应用到胰岛移植。为了使封装后的胰岛具有良好免疫保护功能的同时，胰岛素释放、营养物质交换不受限，封装技术也经过了从宏封装到微封装、更具优势的纳米封装的改进。通过在胰岛表面创建纳米级免疫隔离层来封装胰岛，不仅减小了涂层的厚度和移植物的大小，也减少了封装胰岛和宿主环境之间物质交换的距离[20]。与传统的宏封装或微封装技术相比，纳米封装技术在提高胰岛对葡萄糖变化的反应性、增加胰岛素释放率以及促进氧气、营养素扩散方面具有更多优势[21]。Park 等[22]的研究表明，利用肝素聚乙二醇的聚合物纳米物质包裹胰岛，可在非人灵长类动物胰岛移植模型中有效减轻IBMIR。纳米封装技术利用其优势，被用于优化免疫抑制药药代动力学研究、胰岛的保护和组织工程胰岛构建等方面[23]。目前这些研究成果在临床的应用尚不可行，生物材料的长期有效性和安全性需要进一步观察和论证。随着生物材料的发展和进步，生物材料用于保护移植胰岛将为患者提供更好的帮助。

考虑到生物材料在组织相容性和氧气营养物质供应能力等方面存在一定的局限性，细胞包裹胰岛的封装技术也逐渐被尝试和应用。相关研究表明使用内皮集落形成细胞对胰岛进行包裹，可以减少胰岛移植后CD41a、C5b-9 和CD11b+细胞的聚集、增加血管重建、促进胰岛素分泌[24-25]。随着对干细胞研究的不断深入，发现干细胞可以调节局部免疫、促进血管再生、增强胰岛素分泌能力[26-27]。研究发现发育内皮基因座（developmental endothelial locus，Del）-1 通过抑制单核细胞MAC-1 整合素与血小板GPIb 的相互关联，抑制血小板-单细胞聚集[28]。Del-1 蛋白可在体外管型模型中减轻IBMIR 引起的血小板和单核细胞聚集。过表达Del-1 小鼠移植胰岛后IBMIR 的发生可明显减轻。因此通过对血管内皮进行基因修饰，并应用胰岛封装技术可能会具有更好的效果。通过将干细胞与胰岛共同封装进行移植，可减少早期炎症反应，促进葡萄糖刺激的胰岛素分泌[29]。基于生物材料的封装技术可以将胰岛、辅助细胞、生长因子和免疫抑制药等共同移植，以保护胰岛移植物免受IBMIR 和排斥反应损伤。总之，不管是应用生物材料还是细胞作为封装胰岛的材料，胰岛封装技术在胰岛移植领域取得了较多的成果，但是其临床疗效和安全性需进一步验证。

3.2 NF-κB 抑制剂

NF-κB 作为调节各种促炎因子的主要转录因子，可以激活多种炎症因子和趋化因子。NF-κB 通过调节IBMIR 中两种主要的炎症因子IL-1β 和TNF-α 大量释放，诱导许多其他下游产物的转录，例如诱导型一氧化氮合酶、前列腺素E2和干扰素-γ 诱导蛋白10 对胰岛产生损伤。除此，NF-κB 不仅直接结合诱导型一氧化氮合酶与环氧合酶-2 启动子区域并调节转录，还可以通过抑制巨噬细胞活化，减少一氧化氮合酶与环氧合酶-2 产生。相关研究表明NF-κB 抑制剂withaferin A 和CAY10512 可以减轻IBMIR，从而提高移植胰岛的存活率[30]。withaferin A 通过降低CD83 的表达抑制人类树突状细胞的成熟，并且具有抑制主要组织相容性复合体Ⅱ动员和抗原提呈的潜力。临床常用药物利拉鲁肽也被证明具有通过调节NF-κB 减少胰岛移植物产生组织因子和炎症因子，从而减轻IBMIR 的能力[31]。

3.3 移植部位的改变

目前临床应用的通过门静脉肝内胰岛移植不仅存在门静脉血栓形成、门静脉压力升高和出血等风险，移植早期肝脏微环境通过多种方式可对胰岛移植物造成损伤[32]。输注后5 min 即可发生IBMIR，出现血栓、血小板、中性粒细胞和单核细胞聚集。肝窦内皮细胞通过表达细胞间黏附分子-1、血小板活化因子和分泌IL-6，在维持和加重IBMIR 中发挥重要作用[33]。由于胰岛在窦前静脉中的微栓塞作用和门静脉低氧状态，胰岛和邻近移植物的肝脏可出现缺血缺氧。肝脏Kupffer 细胞因胰岛在窦前静脉中的微栓塞作用出现缺血-再灌注损伤被激活，利用吞噬和分泌炎症介质、自由基对胰岛造成损伤[34]。为避免门静脉肝内胰岛移植存在的上述问题，研究者们通过将胰岛移植到大网膜、腹膜、脾脏、肾包膜下、肌肉、胃黏膜下层和肺等位置来克服胰岛门静脉移植的缺点。

3.3.1 大网膜 相关研究结果表明，大网膜因其高度血管化的结构、较大的表面积及较为方便操作，成为临床胰岛移植理想可行的替代部位[35]。大网膜的突出优势是具有承载大量移植胰岛的能力和移植物取出较为简便[36]，这个优势使得以干细胞定向分化为胰岛素分泌细胞为主的组织工程化胰岛和以各种生物材料为主封装胰岛的技术应用在临床成为可能。在一项正在进行的同种异体胰岛移植到大网膜的临床研究（NCT02213003）中，为1 例43 岁具有25年1 型糖尿病史的女性患者进行了大网膜胰岛移植，并取得了良好的效果[37]。目前此项研究缺乏长期随访以及其他患者胰岛移植的数据。加拿大阿尔伯塔大学与美国迈阿密大学进行的大网膜胰岛移植研究（NCT02821026）已完成，相关研究结果未见公开发表。当前的研究（NCT04884633、NCT02803905、NCT02213003、NCT03779139）也正在进行中，确定大网膜胰岛移植策略的安全性和长期可行性。

3.3.2 胸膜腔和肺 近期有相关研究表明非人灵长类动物胸膜腔和肺具有较高的氧气张力，也可作为胰岛移植的替代部位[38]。Lei 等[39]研究表明胸膜腔具有可容纳大体积移植组织以及缺乏IBMIR 介导的胰岛损伤能力，并且移植到非人灵长类动物胸膜腔内的同种异体胰岛具有良好的控制血糖的能力。Lau 等[40]研究首次表明胰岛细胞通过支气管镜雾化后可以成功移植在肺部，在此过程中胰岛活性、功能不受影响。胸腔和肺作为新报道的可用于胰岛移植的部位，因相关研究较少，其疗效和结局还需进一步研究。

4 小结与展望

胰岛移植IBMIR 应对策略的临床研究主要是应用CXCR1/2 抑制剂、LMW-DS 和AAT 抑制剂等药物干预IBMIR 的多个环节，部分药物的临床疗效已得到验证。但是部分临床试验暂无明确结果或缺乏多中心研究，需要进行更多临床研究以验证其有效性。临床前研究通过使用胰岛封装技术、NF-κB 抑制剂和血管外移植等策略，在减轻IBMIR 对胰岛的损伤方面取得了一定的成果，其疗效仍有待多中心、大样本的临床研究结果进一步验证。研究终点是期待针对IBMIR 多个环节使用多种有效策略进行干预，实现单一供体胰岛移植和胰岛素的正常生理控制。