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

1型糖尿?。╰ype 1 diabetes mellitus，T1DM）是由T細(xì)胞介導(dǎo)的特異性自身免疫缺陷性疾病，患者體內(nèi)的免疫系統(tǒng)破壞胰腺β細(xì)胞，胰島素分泌絕對或相對不足而導(dǎo)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(fù)多次、并發(fā)癥少等為特點(diǎn)［1，2］。但是，胰島移植尚存在血管化進(jìn)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(yán)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(zhì)干細(xì)胞（marrow mesenchymal stem cell，MSC）不僅具有促進(jìn)血管再生、抗炎、非免疫原性等特點(diǎn)［5-7］，還能夠通過特定的誘導(dǎo)培養(yǎng)條件分化為多種組織細(xì)胞［8-10］。研究表明，將體外分離培養(yǎng)的MSC移植到體內(nèi)，可向多種組織趨化和定位，并分化為相應(yīng)的組織細(xì)胞，同時(shí)分泌多種細(xì)胞因子，在受損病灶部位發(fā)揮免疫調(diào)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(guān)研究的深入，MSC移植已成為治療糖尿病的研究熱點(diǎn)。研究人員已通過多種方式誘導(dǎo)MSC分化為胰島樣細(xì)胞［12-13］，MSC能夠通過減少氧化損失、分泌營養(yǎng)細(xì)胞因子、改善微環(huán)境等方式提高胰島細(xì)胞的存活率［14-15］。因此，胰島細(xì)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(diào)節(jié)、誘導(dǎo)分化、組織修復(fù)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(jìn)展進(jìn)行簡要綜述。

1 MSC的免疫調(diào)節(jié)特性

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

1.1 MSC對T細(xì)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(xì)胞介導(dǎo)的免疫排斥反應(yīng)和同種異體移植排斥反應(yīng)，在移植排斥反應(yīng)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(xì)胞增殖和免疫活性［21］、以及細(xì)胞毒性T淋巴細(xì)胞活性，從而降低γ-干擾素水平來發(fā)揮免疫負(fù)調(diào)節(jié)作用。進(jìn)一步研究表明，MSC通過影響白細(xì)胞介素-2（interleukin-2，IL-2）作用抑制T細(xì)胞活性，MSC使CD25從T細(xì)胞的表面基質(zhì)金屬蛋白酶-2和基質(zhì)金屬蛋白酶-9裂解，從而削弱T細(xì)胞與IL-2的相互作用［22-23］。由于MSC有調(diào)控自身免疫反應(yīng)的能力，MSC可能通過控制反應(yīng)性T細(xì)胞的活化及效應(yīng)功能，負(fù)向調(diào)控調(diào)節(jié)性T細(xì)胞免疫反應(yīng)來保護(hù)移植胰島細(xì)胞［24］。

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

2 MSCs組織修復(fù)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(shù)后第3天，胰島細(xì)胞的存活率、胰島素含量和細(xì)胞質(zhì)量開始下降。磁共振檢查結(jié)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(hào)損失并持續(xù)1周，從第2周開始信號(hào)缺失速度放緩［30］。移植術(shù)后胰島細(xì)胞丟失的主要原因包括缺乏血液供應(yīng)和相關(guān)炎癥因子的釋放［30-31］。胰島自身富有密集的毛細(xì)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(nèi)的血管網(wǎng)。

Brissova等［33］研究認(rèn)為，移植胰島血管再生過程包括胰島內(nèi)皮細(xì)胞（endothelial cells，EC）和調(diào)節(jié)因子作用，特別是可以促進(jìn)受者形成新血管網(wǎng)的血管內(nèi)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(jìn)細(xì)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(fù)是必不可少的，且在體外和體內(nèi)對EC的作用不同［36-37］。

2.1 MSCs促進(jìn)胰島細(xì)胞修復(fù)∶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(fù)作用［40-42］。MSC可分泌大量的生長因子（growth factor，GF），包括成纖維細(xì)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(nèi)皮生長因子（epidermal growth factor，EGF）、肝細(xì)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(nèi)，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(jìn)組織修復(fù)的微環(huán)境，促進(jìn)胰島分泌更多的胰島素，恢復(fù)其正常生理功能。

2.2 MSC促血管再生∶盡管胰島細(xì)胞質(zhì)量僅占胰腺總質(zhì)量的1%～2%，卻能獲得5%～10%的胰腺血流量［45］。胰島血管內(nèi)皮為有孔EC，因此，需增加胰島細(xì)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(xì)胞以直接接觸的方式進(jìn)行共培養(yǎng)，可發(fā)揮MSC的保護(hù)作用，胰島細(xì)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(yīng)直接分化為EC外，通過旁分泌作用促進(jìn)血管新生［49-50］。在血運(yùn)重建過程中，毛細(xì)血管的生產(chǎn)是一個(gè)復(fù)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(dāng)血管重組時(shí)，EC產(chǎn)生PDGF并吸引支持細(xì)胞，包括可以分化為血管內(nèi)皮細(xì)胞的MSC［52］。已有研究證明，MSC可使血管生成素和VEGF表達(dá)上調(diào)，促進(jìn)血管生成［53］。Johansson等［54］將MSC及血管內(nèi)皮細(xì)胞與胰島進(jìn)行共培養(yǎng)，結(jié)果發(fā)現(xiàn)MSC促進(jìn)血管EC顯著增殖，提高移植物內(nèi)血管的新生能力。

3 MSCs的誘導(dǎo)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(xì)胞，如肝細(xì)胞、心肌細(xì)胞、胰島細(xì)胞等［57-60］。MSC可以在含有胰島素促進(jìn)因子的特定培養(yǎng)條件下誘導(dǎo)向胰島素分泌細(xì)胞（insulin-producing cells，IPCs）分化［61-63］。Wu等［64］成功將MSC分化成為胰島樣細(xì)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(rèn)為，MSC分化成其他類型的細(xì)胞（例如β細(xì)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(zhì)量與數(shù)量，需要開展更深入的研究。

4 小 結(jié)

目前認(rèn)為，胰島移植與胰腺器官移植治療T1DM的效果相當(dāng)，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(yīng)以及免疫排斥反應(yīng)等使移植的胰島早期丟失、慢性失功等嚴(yán)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(guān)研究的不斷深入，具有免疫調(diào)節(jié)特性、組織修復(fù)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(dòng)物模型研究中已得到肯定，我們的研究團(tuán)隊(duì)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。