同種異體胰島與間充質干細胞聯(lián)合移植提高胰島移植療效的研究進展

魏玲玲，黃孝倫（電子科技大學附屬醫(yī)院·四川省人民醫(yī)院細胞移植中心，四川 成都610072）

1型糖尿?。╰ype 1 diabetes mellitus，T1DM）是由T細胞介導的特異性自身免疫缺陷性疾病，患者體內的免疫系統(tǒng)破壞胰腺β細胞，胰島素分泌絕對或相對不足而導致的血糖代謝障礙。目前，胰島移植是治療T1DM的有效手段，以療效顯著、移植組織量少、移植方式微創(chuàng)簡便、可重復多次、并發(fā)癥少等為特點［1，2］。但是，胰島移植尚存在血管化進程緩慢［3］、胰島提取率較低［4］、免疫性或非免疫性損傷［5］等嚴重影響移植物長期有功能存活的問題，制約了胰島移植的廣泛開展。

間充質干細胞（marrow mesenchymal stem cell，MSC）不僅具有促進血管再生、抗炎、非免疫原性等特點［5-7］，還能夠通過特定的誘導培養(yǎng)條件分化為多種組織細胞［8-10］。研究表明，將體外分離培養(yǎng)的MSC移植到體內，可向多種組織趨化和定位，并分化為相應的組織細胞，同時分泌多種細胞因子，在受損病灶部位發(fā)揮免疫調節(jié)作用［11］。因此，MSC可能具有治療多種系統(tǒng)性疾病的巨大潛力。近年來，隨著MSC相關研究的深入，MSC移植已成為治療糖尿病的研究熱點。研究人員已通過多種方式誘導MSC分化為胰島樣細胞［12-13］，MSC能夠通過減少氧化損失、分泌營養(yǎng)細胞因子、改善微環(huán)境等方式提高胰島細胞的存活率［14-15］。因此，胰島細胞與MSC聯(lián)合移植治療糖尿病具有重要意義。本文將從MSC免疫調節(jié)、誘導分化、組織修復與再生等方面，對胰島與MSC聯(lián)合移植提高胰島移植療效的研究進展進行簡要綜述。

1 MSC的免疫調節(jié)特性

MSC免疫原性低，不表達MHCⅡ類分子蛋白，也不表達免疫識別所需的共刺激分子［16］。因此，MSC可以逃逸機體免疫系統(tǒng)的識別和攻擊［17］，所以MSC移植無需擔心配型因素影響受體出現(xiàn)免疫排斥反應。同時MSC還可以與多種固有和適應性免疫細胞相互作用，包括T淋巴細胞、B淋巴細胞、樹突狀細胞、NK細胞等免疫細胞的活化，并減少炎性細胞因子的產(chǎn)生［18-20］。

1.1 MSC對T細胞功能的影響∶胰島移植后主要面臨的免疫問題是糖尿病自身T淋巴細胞介導的免疫排斥反應和同種異體移植排斥反應，在移植排斥反應中發(fā)揮重要作用。MSC可能通過多克隆有絲分裂原刺激、抑制T細胞增殖和免疫活性［21］、以及細胞毒性T淋巴細胞活性，從而降低γ-干擾素水平來發(fā)揮免疫負調節(jié)作用。進一步研究表明，MSC通過影響白細胞介素-2（interleukin-2，IL-2）作用抑制T細胞活性，MSC使CD25從T細胞的表面基質金屬蛋白酶-2和基質金屬蛋白酶-9裂解，從而削弱T細胞與IL-2的相互作用［22-23］。由于MSC有調控自身免疫反應的能力，MSC可能通過控制反應性T細胞的活化及效應功能，負向調控調節(jié)性T細胞免疫反應來保護移植胰島細胞［24］。

1.2 MSC對其他免疫細胞功能的影響∶MSC還可以抑制B淋巴細胞的激活與增殖，在大鼠和人的共培養(yǎng)實驗中均已證實［25］，從而減少自身抗體和破壞性抗體的產(chǎn)生［26］。同時，MSC可以與樹突狀細胞（dendritic cell，DC）相互作用，防止DC的分化和成熟［27］，從而阻斷T1DM患者免疫耐受平衡，防止移植胰島細胞被破壞。MSC可以通過減少分泌細胞因子及表面受體數(shù)量，并使自然殺死細胞的細胞毒性作用降低［28］?？傊?，MSC可與多種不同類型的免疫細胞相互作用，因此，MSC與胰島細胞聯(lián)合移植能夠明顯抑制免疫排斥反應，達到胰島移植患者術后的長期存活。

2 MSCs組織修復與再生功能

經(jīng)門靜脈途徑移植后，胰島（約60%）快速丟失是目前胰島移植的主要障礙之一。Davalli等［29］研究顯示，在胰島移植術后第3天，胰島細胞的存活率、胰島素含量和細胞質量開始下降。磁共振檢查結果顯示，同系小鼠胰島移植到肝臟后很快出現(xiàn)明顯的信號損失并持續(xù)1周，從第2周開始信號缺失速度放緩［30］。移植術后胰島細胞丟失的主要原因包括缺乏血液供應和相關炎癥因子的釋放［30-31］。胰島自身富有密集的毛細血管網(wǎng)，約比周圍的外分泌組織高10倍［32］。胰島分離和培養(yǎng)過程中不僅破壞了外部血管，也可能累及胰島內的血管網(wǎng)。

Brissova等［33］研究認為，移植胰島血管再生過程包括胰島內皮細胞（endothelial cells，EC）和調節(jié)因子作用，特別是可以促進受者形成新血管網(wǎng)的血管內皮生長因子（vascular endothelial growth factor，VEGF）［34］。骨髓源 MSCs能夠產(chǎn)生VEGF-A，可以有效促進細胞的再血管化［35］。Brissova等［34］研究表明，VEGF-A對移植胰島的血管化、血管再生和功能恢復是必不可少的，且在體外和體內對EC的作用不同［36-37］。

2.1 MSCs促進胰島細胞修復∶MSC具備定向遷移能力，能夠遷移到受損傷的組織部位［38-39］，通過旁分泌多種生長因子、抗炎性因子、抗凋亡因子等發(fā)揮損傷修復作用［40-42］。MSC可分泌大量的生長因子（growth factor，GF），包括成纖維細胞生長因子（fibroblast growth factors，F(xiàn)GF）、血小板源性生長因子（platelet-derived growth factor，PDGF）、胰島素樣生長因子（insulin-like growth factor-1，IGF-1）、內皮生長因子（epidermal growth factor，EGF）、肝細胞生長因子（hepatocyte growth factor，HGF）等［43］。Lee等［44］將MSC注入糖尿病模型小鼠體內，觀察到MSC可以定向遷移到胰島和腎小球中，并在這些部位建立促進組織修復的微環(huán)境，促進胰島分泌更多的胰島素，恢復其正常生理功能。

2.2 MSC促血管再生∶盡管胰島細胞質量僅占胰腺總質量的1%～2%，卻能獲得5%～10%的胰腺血流量［45］。胰島血管內皮為有孔EC，因此，需增加胰島細胞血供以提高氧分壓［46］，提高胰島存活率，維持胰島正常功能［47］。研究顯示，MSC與胰島細胞以直接接觸的方式進行共培養(yǎng)，可發(fā)揮MSC的保護作用，胰島細胞的存活率顯著提高［48］。

研究發(fā)現(xiàn)，MSC除了通過自分泌效應直接分化為EC外，通過旁分泌作用促進血管新生［49-50］。在血運重建過程中，毛細血管的生產(chǎn)是一個復雜的過程，包括蛋白酶消化血管壁和EC的遷移、增殖及分化［51］。當血管重組時，EC產(chǎn)生PDGF并吸引支持細胞，包括可以分化為血管內皮細胞的MSC［52］。已有研究證明，MSC可使血管生成素和VEGF表達上調，促進血管生成［53］。Johansson等［54］將MSC及血管內皮細胞與胰島進行共培養(yǎng)，結果發(fā)現(xiàn)MSC促進血管EC顯著增殖，提高移植物內血管的新生能力。

3 MSCs的誘導分化作用

MSCs廣泛存在于骨髓等人體組織中，易于獲取，具有體外自我更新和增殖功能［55-56］，在特定條件下能定向分化為多種組織細胞，如肝細胞、心肌細胞、胰島細胞等［57-60］。MSC可以在含有胰島素促進因子的特定培養(yǎng)條件下誘導向胰島素分泌細胞（insulin-producing cells，IPCs）分化［61-63］。Wu等［64］成功將MSC分化成為胰島樣細胞，并經(jīng)門靜脈移植入糖尿病大鼠模型后，在受體大鼠肝臟發(fā)現(xiàn)了已分化可產(chǎn)生胰島激素的MSC，減輕了患者的高血糖癥狀。雖然以前的研究認為，MSC分化成其他類型的細胞（例如β細胞）的潛能是其發(fā)揮再生能力的主要原因［44］。但在MSC分化為IPCs的能力方面仍然存在較大爭議，尚缺乏有效數(shù)據(jù)支持其分泌胰島素的質量與數(shù)量，需要開展更深入的研究。

4 小 結

目前認為，胰島移植與胰腺器官移植治療T1DM的效果相當，均是有效的治愈性手段。但因移植的胰島數(shù)量不足、免疫抑制劑致糖尿病的不良反應以及免疫排斥反應等使移植的胰島早期丟失、慢性失功等嚴重影響移植物長期存活等問題，制約了臨床胰島移植的廣泛開展。近年來，隨著MSC相關研究的不斷深入，具有免疫調節(jié)特性、組織修復與再生功能、改善胰島生存微環(huán)境的作用，使之與胰島的聯(lián)合移植可能具有治愈糖尿病的巨大潛力。MSC聯(lián)合胰島移植的療效現(xiàn)階段在體外和小動物模型研究中已得到肯定，我們的研究團隊在聯(lián)合移植后的活體檢測方面取得了初步成果［65］，旨在突破移植物生存期短的瓶頸，為提高胰島移植治愈糖尿病提供新路徑和新希望。