免疫隔离技术与胰岛异种移植

免疫隔离技术与胰岛异种移植

班级：02级临床5班 姓名：张佳莹 指导教师：王卫平

【摘 要】胰岛移植是治疗I型糖尿病(IDDM)的有效手段，免疫隔离技术为解决免疫排斥、供体缺乏等问题提供了新思路。免疫隔离多采用大包囊和微包囊技术。目前，免疫隔离的胰岛细胞生存活力和功能仍然有限，但经不断完善必将在临床上有广泛的应用前景。

【关键词】免疫隔离；异种移植；微囊

【Abstract】Transplantation of islets of Langerhans is an effective method to treat with insulin-dependent diabetes mellitusdisease (IDDM). Immunoisolation provides a new strategy to deal with xeontransplantation-related problems, such as immuno-rejection and lack of donors. The most used tools are capsule and microcapsule. Although at present the function of transplanted islets is limited, with continuous improvement, this method will be valuable in future clinical practice.

【Key words】immunoisolation; xenotransplantation; microcapsules

近年来，胰岛细胞移植为治愈或显著改善Ⅰ型糖尿病(IDDM)及某些Ⅱ型糖尿病(NIDDM)带来了希望。因同种供体来源困难，而猪胰岛素结构与人类相似，因此猪胰岛为最合适的动物供体来源。由于受体的排异反应，所移植的猪胰岛难以长期存活。使用大量的免疫抑制剂会带来很多严重的并发症。因此国内外正致力于研究各种减低免疫原性技术，而免疫隔离技术是较为可行的方法之一。

一、免疫隔离的原理

免疫隔离技术(Immunoisolation)是将待移植的同种或异种细胞或细胞群用具有选择性的半透膜包裹或隔离开来，使其免遭宿主免疫系统的攻击排斥而长期存活。半透膜可选择性渗透移植细胞生存所需的营养物质和氧气、被隔离细胞的分泌和代谢产物，而宿主免疫细胞(如淋巴细胞、巨噬细胞)和免疫分子(如免疫球蛋白、补体、细胞因子等)不能通过半透膜进入其中。因此，在不需使用抗免疫排斥药物的情况下，被植入的隔离细胞可以不受宿主的免疫排斥而长期存活，发挥其生物学功能，用于治疗疾病。

二、大包囊移植

大包囊免疫隔离方法是将大量的活细胞封入中空纤维管或渗透小室或囊袋中，然后移植给受体，是免疫隔离研究的方向之一。

（一）血管外装置

利用半透膜制成密闭的腔室，再将移植的组织包裹于其中，移植到受体(血管外的任何地方)。这种技术在动物实验中已证实其可行性。存在问题是中空纤维的膜植入体内容易破碎,对受体也可能引起致敏作用，且受胰岛生存活力的影响[1]。

（二）血管内装置

将胰岛细胞装在用半透膜包绕的塑料管的囊内，管的两端分别与受体的动静脉相连，胰岛素可通过管的小孔进入血液中；然而血中的淋巴细胞和抗体则不能进入囊内。使用这种装置将牛胰岛或猪胰岛植入糖尿病的狗体内,能使血糖恢复正常持续数月之久[2]。但是这种装置受到大小和几何形状的限制，其容纳的胰岛数量有限，治疗一个糖尿病病人(每日需胰岛素30～40ｕ)至少需二个装置，且手术需要血管外科技术，使其应用前景受到限制。

三、微包囊（microcapsules）移植

1980年LIM和SUN首创用海藻酸钠-聚赖氨酸-海藻酸钠(Alginate-Poly（L）lysine-Alginat, APA)制成的微囊包裹胰岛进行同种鼠胰岛移植获得成功。APA微囊作为一种免疫隔离技术,具有体积微小、生物相容性好、面积体积比高和便于移植等优点。目前，这种技术已成为研究最多、应用最广泛、前景最佳的免疫隔离技术，且其可行性已被证实。

（一）APA制备过程

最有代表性的微包囊免疫隔离方法是APA微包囊。其基本方法如下：将纯化的胰岛细胞悬浮于0.9M海藻酸钠和0.85M的NaCl水溶液中。用特制的微滴生成仪将一、两个胰岛包在一个小微珠内。然后放入0.01%浓度的聚赖氨酸溶液中，聚赖氨酸的游离氨基就与海藻酸钠高分子链中的羧基形成离子键的交联。最后再用0.16%浓度的海藻酸钠溶液处理,使海藻酸钠的羧基与聚赖氨酸的剩余氨基交联成一体。最后，胰岛细胞被包裹在由APA交联形成的球形壳内而悬浮于球内的海藻酸钠溶液基质中。研究表明,APA微包囊的直径为400～600μm时,被包裹的胰岛细胞的功能最好[3]。

（二）移植部位

选择合适的移植部位对植人胰岛的存活、防止排斥均有重要影响。

1.原位移植

包括门静脉内、肝内、脾内、大网膜及腹腔内等部位的移植。由于肝门静脉处血运丰富，利于微囊内胰岛细胞的生长，且胰岛素能迅速进入血液发挥作用。在已开展的临床治疗中胰岛细胞移植到肝门静脉处的手术占全部手术的93%[4]。从代谢的观点来看,门静脉系统更适合于临床移植。所以,目前世界应用最常用的移植部位是肝门静脉。

腹腔内移植由于其位置特点，移植比较好掌握，且移植位置较大，血运丰富，在实验和临床研究中均已取得了较好的结果。特别是腹腔镜近年已在外科不同的专科领域中得到广泛应用。手术简便、安全、时间短,对病人的生理内环境影响小,病人术后恢复快,手术当天病人即可下床活动,恢复正常饮食。术后腹腔粘连少,移植手术可重复进行,具有较高的临床应用价值[4]。

2.异位移植

包括皮下、肌肉内、睾丸内、胸腔内、肾包膜下及脑内等部位的移植。脑(脑室或蛛网膜下腔)及睾丸组织中缺乏免疫活性细胞，免疫反应微弱，通常认为是免疫特许区，是胰岛细胞移植的重要部位。Luca G、Galafiore R等人发现睾丸细胞与胰岛一起培养移植,可以延长实验动物的正常血糖时间[5],将微囊移植到睾丸内可以起到保护胰岛细胞的作用。

（三）研究现状

已有许多实验证明微囊技术对异种胰岛移植抗排斥反应作用是有效的，结果是令人鼓舞的。1996年Sun等通过改善APA微囊膜的特性，将包埋的猪胰岛移植给9只自发性糖尿病猴，其中有7只停用胰岛素而血糖维持正常达120～804天[6]。但是，到目前为止，异种移植胰岛的生存活力和功能仍然是有限的，移植后的胰岛常出现中心坏死，免疫隔离膜周围也有炎性细胞浸润或纤维组织增生。纤维组织过度生长将胰岛和周围环境隔离，影响微囊半透膜的通透性，导致胰岛难以摄取氧气和营养物质，胰岛因缺氧而死。

究竟是何机制引起胰岛细胞的损害,目前尚不明确,可能有以下几个原因:（1）慢性排斥反应。胰岛细胞表面脱离的、胰岛细胞分泌的或者是胰岛细胞坏死后可能释放出来一些小分子蛋白，这些膜内小分子可溶性蛋白可以透过隔离膜,并被受体的抗原呈递细胞摄取,成为抗原通过间接途径激活受体的ＣＤ4+Ｔ细胞[1]。（2）对细胞因子等小分子物质隔离效果不理想。实验证明，微囊可有效地保护囊内细胞不受ＮＫ细胞的杀伤作用，但IL-2(15.4ｋＤ)和TNF-α(51ｋＤ)可通过微囊膜进入囊内[7]。（3）免疫隔离后的胰岛(除血管内弥散装置)无直接的血液供应、氧等营养物质只能靠弥散作用才能获得,这必然导致胰岛尤其是中心区胰岛氧气等