季荔 楊濤

南京醫(yī)科大學(xué)第一附屬醫(yī)院內(nèi)分泌科

治愈1型糖尿病離我們有多遠(yuǎn)?

季荔 楊濤

南京醫(yī)科大學(xué)第一附屬醫(yī)院內(nèi)分泌科

Cure for Type 1 diabetes: beyond Insulin

楊 濤 主任醫(yī)師，教授，博士生導(dǎo)師；曾在美國(guó)科羅拉多大學(xué)Barbara Davis 糖尿病中心做博士后研究，現(xiàn)任南京醫(yī)科大學(xué)第一附屬醫(yī)院/江蘇省人民醫(yī)院內(nèi)分泌科主任；國(guó)際自身免疫糖尿病學(xué)會(huì)(IDS)胰島自身抗體工作組(IASP)委員，國(guó)際胰腺胰島移植學(xué)會(huì)(IPITA)委員，中華醫(yī)學(xué)會(huì)糖尿病學(xué)分會(huì)委員、1型糖尿病學(xué)組副組長(zhǎng)，中華醫(yī)學(xué)會(huì)內(nèi)分泌學(xué)分會(huì)委員、糖尿病學(xué)組副組長(zhǎng)，江蘇省醫(yī)學(xué)會(huì)內(nèi)分泌學(xué)分會(huì)副主任委員，南京市醫(yī)學(xué)會(huì)內(nèi)分泌學(xué)分會(huì)主任委員；全國(guó)高等學(xué)校五年制本科《內(nèi)科學(xué)》教材(第8版)編委，全國(guó)高等學(xué)校成人專(zhuān)升本《內(nèi)科學(xué)》教材(第3版)主編，《中華內(nèi)分泌代謝雜志》、《中華糖尿病雜志》、《中國(guó)糖尿病雜志》編委；主要研究方向?yàn)?型糖尿病免疫治療和胰島移植；主持國(guó)家“973”前期研究計(jì)劃1項(xiàng)，國(guó)家自然科學(xué)基金4項(xiàng)等科研項(xiàng)目，已發(fā)表SCI文章43篇。

1型糖尿病(type 1 d iabetes，T1DM)是遺傳和環(huán)境（包括病毒感染）等多種因素共同作用于易感個(gè)體，由自身T淋巴細(xì)胞介導(dǎo)的一種器官特異性自身免疫性疾病，從而導(dǎo)致大量胰島β細(xì)胞凋亡、功能衰竭，體內(nèi)胰島素絕對(duì)分泌不足[1]，是兒童和青少年糖尿病的主要類(lèi)型。隨著各國(guó)醫(yī)療保健服務(wù)的普及和診斷技術(shù)的不斷進(jìn)步，1型糖尿病的發(fā)病率也日益增加[2]。自1921年Ban ting發(fā)現(xiàn)胰島素以來(lái)，每日多次皮下注射胰島素一直是治療l型糖尿病的最主要手段。而隨著新型胰島素種類(lèi)的研發(fā)和植入式胰島素泵技術(shù)的廣泛應(yīng)用，l型糖尿病患者的血糖較以往得到了更有效的控制。但由于外源性胰島素的釋放不受機(jī)體血糖調(diào)控，并且隨著病程的進(jìn)展，胰島功能逐漸衰竭，病程中患者的血糖往往波動(dòng)較大，各種急、慢性并發(fā)癥并不能避免[3,4]。因此，隨著對(duì)1型糖尿病發(fā)病機(jī)制的深入了解，許多科研工作者都在尋求治療方法上的新突破，包括以逆轉(zhuǎn)或延緩自身免疫反應(yīng)為目的的免疫調(diào)節(jié)治療和替代胰島β細(xì)胞功能的胰島移植、干細(xì)胞移植等在內(nèi)的新技術(shù)就成為了根治1型糖尿病的新希望。

一、 胰島移植

胰島移植最早可以追溯到1894年，由英國(guó)醫(yī)生W illiam s和Harsan t將部分羊胰腺成分移植到1例15歲1型糖尿病少年皮下[5]，從此開(kāi)啟了胰腺器官移植的大門(mén)。雖然胰腺移植后能生理性調(diào)節(jié)胰島素的分泌，使患者術(shù)后的生活質(zhì)量大大改善，但由于其創(chuàng)傷性大，潛在的并發(fā)癥風(fēng)險(xiǎn)較高，因此，在大多數(shù)發(fā)達(dá)國(guó)家，患者更傾向于選擇操作簡(jiǎn)單、創(chuàng)傷性小、免疫抑制劑用量少的胰島移植。2000年，來(lái)自加拿大ALBERTA大學(xué)的Shap iro等人提出了著名的Edm on ton方案，即在使用不含糖皮質(zhì)激素的新型免疫抑制劑（包括雷帕霉素、低劑量他克莫司、人源化白介素-2受體抗體）的情況下，將分離提純的人胰島輸入糖尿病患者的肝門(mén)靜脈內(nèi)，使胰島附著在肝竇區(qū)域并持續(xù)分泌胰島素[6]。該團(tuán)隊(duì)對(duì)7例有嚴(yán)重低血糖病史和控制不穩(wěn)定的1型糖尿病患者成功進(jìn)行了胰島移植，平均隨訪(fǎng)時(shí)間為11.9個(gè)月(4.5～15個(gè)月)，期間發(fā)現(xiàn)所有患者均擺脫了對(duì)胰島素的依賴(lài)，未再發(fā)生低血糖等嚴(yán)重并發(fā)癥。雖然大部分患者在移植1年以后又開(kāi)始接受外源胰島素治療，但所需的胰島素劑量遠(yuǎn)低于從未接受過(guò)胰島移植的1型糖尿病患者，同時(shí)血糖也得到了更有效的控制。之后Edm on ton胰島移植多中心臨床研究結(jié)果也顯示，胰島移植1年后44%的患者可不再需要胰島素注射，28%的患者胰島素注射劑量減少，另外28%的患者無(wú)效，多次胰島移植后脫離胰島素注射的比例大大增加。部分患者不依賴(lài)胰島素的時(shí)間最長(zhǎng)已經(jīng)超過(guò)了5年，少數(shù)患者移植6年后胰島仍能發(fā)揮功能并能相對(duì)有效地控制血糖。目前，在全世界有上千例患者接受過(guò)胰島移植，大多數(shù)是血糖控制較差或有頻發(fā)低血糖昏迷史的1型糖尿病患者，少數(shù)是已經(jīng)接受過(guò)腎移植的糖尿病患者。從血糖控制效果以及脫離或減少外源性胰島素的使用、嚴(yán)重低血糖反應(yīng)是否顯著減少或消除及生活質(zhì)量改善、長(zhǎng)期微血管并發(fā)癥的發(fā)生風(fēng)險(xiǎn)是否降低等角度來(lái)看，胰島細(xì)胞移植可以顯著改善1型糖尿病患者的生存時(shí)間和生存質(zhì)量，是1型糖尿病理想的替代治療方法[7]。

然而深入研究提示，Edm onton方案需要進(jìn)一步改進(jìn)完善，Shap iro等報(bào)告顯示胰島移植常需要2個(gè)以上的胰腺才能獲得足夠胰島滿(mǎn)足一位患者的需要，這使得原本緊張的供體資源更為稀缺。此外，胰島細(xì)胞移植后，隨著移植時(shí)間延長(zhǎng)，胰島的作用會(huì)逐漸消亡。來(lái)自Niclauss N[8]等的研究發(fā)現(xiàn)，雷帕霉素會(huì)抑制移植后胰島細(xì)胞的再生，表明移植后使用免疫抑制劑，不僅對(duì)受體、對(duì)移植物也有損傷。此外，選擇年齡在45歲及以下的供體進(jìn)行胰島細(xì)胞移植效果要明顯好于老年供體[9]。這都提示增加胰島移植的供體來(lái)源，提高胰島細(xì)胞提取的數(shù)量和純度，開(kāi)發(fā)應(yīng)用新型免疫抑制劑，降低移植成本等都是研究者們?nèi)蘸笮枰餐媾R的新課題。

為了將胰島移植更好的推向臨床，異種移植、胰島干細(xì)胞移植、微囊化胰島細(xì)胞移植等相關(guān)概念也不斷被提出。異種胰島移植胰島來(lái)源主要是豬，與人源化的胰島相比，異種胰島細(xì)胞來(lái)源更廣泛。但是降低不同種屬的抗原性以減少免疫抑制劑的用量和避免感染豬內(nèi)源性逆轉(zhuǎn)錄病毒(po rcine endogenous retrovirus，PERV)[10]是必須要克服的障礙。胰島細(xì)胞作為一個(gè)細(xì)胞團(tuán)，直徑是一般細(xì)胞的十幾倍，可以透過(guò)微囊膜與外界進(jìn)行物質(zhì)交換，獲得營(yíng)養(yǎng)和排出代謝廢物[11]，因此，微囊化胰島移植通過(guò)免疫隔離技術(shù)抑制移植后免疫排斥反應(yīng)的發(fā)生，可在不使用免疫抑制劑的情況下延長(zhǎng)胰島移植物的存活時(shí)間，但該技術(shù)目前還缺少公認(rèn)可靠的治療效果評(píng)估和隨訪(fǎng)結(jié)果。胰島干細(xì)胞[12]是指能分化增殖為可以分泌胰島素的胰島組織，或起源于胰腺，具有自我更新復(fù)制能力的細(xì)胞，將胰島干細(xì)胞移植用于臨床不僅解決了供體短缺的問(wèn)題，而且不存在種屬差異及免疫排斥問(wèn)題，具有巨大的潛力。但是，胰島干細(xì)胞缺乏明確的表面標(biāo)志，如何采集純化以大量制備，以及干細(xì)胞帶來(lái)的致癌風(fēng)險(xiǎn)也是需要面對(duì)和解決的問(wèn)題。

二、 干細(xì)胞技術(shù)

干細(xì)胞是一類(lèi)具有自我更新能力和多向分化潛能的細(xì)胞，目前研究較多的是胚胎干細(xì)胞和成體干細(xì)胞，后者主要包括間充質(zhì)干細(xì)胞、造血干細(xì)胞及胰島干細(xì)胞。

（1）胚胎干細(xì)胞

胚胎干細(xì)胞是來(lái)源于人和哺乳動(dòng)物早期胚囊內(nèi)細(xì)胞團(tuán)中的一種二倍體細(xì)胞，具有分化全能性和無(wú)限增生的能力。過(guò)去多項(xiàng)研究證實(shí)，可以通過(guò)基因修飾和蛋白轉(zhuǎn)導(dǎo)技術(shù)將胚胎干細(xì)胞誘導(dǎo)分化成分泌高水平胰島素的細(xì)胞[13,14]，再將這些細(xì)胞移植給糖尿病小鼠體內(nèi)，能使其血糖恢復(fù)到正常水平。但是，通過(guò)這種方法所獲得的胰島β細(xì)胞數(shù)量有限，基礎(chǔ)胰島素分泌量和葡萄糖刺激后的胰島素分泌量均低于正常，并不能完全實(shí)現(xiàn)胰島素分泌的生理性調(diào)節(jié)，而且目前胚胎干細(xì)胞仍停留在動(dòng)物研究，用于臨床治療還需要解決諸多關(guān)鍵技術(shù)和倫理等法律道德問(wèn)題。

（2）間充質(zhì)干細(xì)胞

間充質(zhì)干細(xì)胞具有自我更新和分化為3個(gè)胚層細(xì)胞的能力，是胰島β細(xì)胞替代治療的另一可供選擇細(xì)胞來(lái)源。間充質(zhì)干細(xì)胞除能分化替代β細(xì)胞外，還可以遷移到胰腺，分泌多種細(xì)胞因子，促進(jìn)血管生成，改善微環(huán)境。此外，間充質(zhì)干細(xì)胞還有一定的免疫調(diào)節(jié)作用，可以減少自身免疫系統(tǒng)對(duì)胰島的攻擊，阻止胰島β細(xì)胞進(jìn)一步受損[15,16]，雖然間充質(zhì)干細(xì)胞的來(lái)源豐富，自體移植的免疫排斥較小，但對(duì)于它的誘導(dǎo)分化機(jī)制仍有爭(zhēng)議，治療所需的細(xì)胞移植數(shù)量、時(shí)間和途徑還不統(tǒng)一。

（3）造血干細(xì)胞

造血干細(xì)胞是所有免疫細(xì)胞(包括T淋巴細(xì)胞、B淋巴細(xì)胞、巨噬細(xì)胞、中性粒細(xì)胞、樹(shù)突狀細(xì)胞、NK細(xì)胞)的祖細(xì)胞，具有極高的自我更新、多向分化和重建造血的潛能，不僅能分化為胰島β細(xì)胞，還能促進(jìn)殘存的胰島β細(xì)胞的修復(fù)及胰腺干細(xì)胞向胰島β細(xì)胞分化[17]，是目前在糖尿病方面研究最多、技術(shù)也較成熟的一種干細(xì)胞。雖然造血干細(xì)胞移植可使1型糖尿病患者胰島β細(xì)胞功能得到改善，暫時(shí)脫離使用胰島素，但是其跨胚層分化的機(jī)制和移植后狀態(tài)所能維持的時(shí)間仍需進(jìn)一步探討。

雖然干細(xì)胞的研究為治愈1型糖尿病點(diǎn)燃了新的希望，但究竟是干細(xì)胞本身發(fā)揮作用，還是移植后使用免疫抑制劑對(duì)自身免疫反應(yīng)的抑制和對(duì)移植免疫耐受的誘導(dǎo)效應(yīng)，目前尚不能定論[18]。

三、免疫治療

從1型糖尿病的自然病程來(lái)看，胰島β細(xì)胞的破壞早在高血糖癥狀出現(xiàn)前就已經(jīng)存在，隨著病程進(jìn)展，胰島功能逐漸衰竭。因此，如何阻止對(duì)胰島β細(xì)胞的自身免疫攻擊，延緩胰島功能的損傷和下降，是免疫治療的難點(diǎn)。目前的針對(duì)病因的治療多使用免疫抑制藥物（包括環(huán)孢素A、抗CD 20單克隆抗體、抗CD 3單克隆抗體及抗胸腺細(xì)胞球蛋白等）、廣譜細(xì)胞因子（TNF-α，IL-1受體拮抗劑，IL-4和IL-10等）及抗原特異性疫苗(包括GAD65-alum及DiaPep277)等，雖然以上方法都取得了一定的療效，但單藥治療往往不能持久，不良反應(yīng)也較明顯，而不同作用機(jī)制的藥物聯(lián)合應(yīng)用，不僅可以作用于多條通路，并可在更安全的治療劑量下獲得更好的治療效果。目前能用于聯(lián)合治療的藥物并不多，主要是由于部分藥物還未被批準(zhǔn)用于人體。現(xiàn)階段正在研究的主要有IL-2和雷帕霉素；GAD-a lum、西格列汀和蘭索拉唑；表皮生長(zhǎng)因子和胃泌素；霉酚酸酯、抗CD25抗體或ATG和Peg filg rastim。基因療法是近十幾年來(lái)誕生的一種新型治療措施，它是指將正常的功能基因或新基因以一定的基因轉(zhuǎn)移方式導(dǎo)入患者體內(nèi)，表達(dá)出患者體內(nèi)缺失或表達(dá)異常的蛋白，重新賦予其正常的或新的生理功能。對(duì)于1型糖尿病患者，由于自身免疫攻擊的持續(xù)存在，移植后的胰島及干細(xì)胞并不能逃避免疫系統(tǒng)的攻擊，因此，免疫治療若能與基因療法結(jié)合，將大大提高治愈1型糖尿病的希望。

1型糖尿病的診斷和治療一直是江蘇省人民醫(yī)院內(nèi)分泌科的臨床特色技術(shù)，我科于2010年成立了專(zhuān)門(mén)的胰島移植團(tuán)隊(duì)，并赴加拿大Edm on ton胰島移植中心進(jìn)行交流培訓(xùn)。經(jīng)過(guò)前期不斷的探索和團(tuán)隊(duì)成員共同的努力，現(xiàn)已成功建立了經(jīng)皮肝穿門(mén)靜脈人胰島細(xì)胞移植技術(shù)，并分別于2012年、2013年成功完成了2例3人次糖尿病腎病腎移植后胰島移植（圖1、2）。術(shù)后，兩位患者恢復(fù)良好，未出現(xiàn)相關(guān)并發(fā)癥及不良反應(yīng)?；颊叩脱欠磻?yīng)得到糾正，胰島素使用劑量較術(shù)前顯著減少，C-肽水平較前有所提高?；颊呱钯|(zhì)量得到明顯提高。

圖1

圖2

此外，我科于2010年在國(guó)內(nèi)率先開(kāi)展1型糖尿病免疫治療（已在Clin icalTrails.gov上注冊(cè)）首選“小劑量、多療程”治療方案對(duì)初發(fā)1型糖尿病患者進(jìn)行臨床免疫干預(yù)治療（隨訪(fǎng)中，數(shù)據(jù)尚未發(fā)表），前期結(jié)果在多次國(guó)際會(huì)議交流上得到了各國(guó)專(zhuān)家學(xué)者的一致肯定。

1型糖尿病的治愈之路是漫長(zhǎng)而曲折的，盡管擺在我們面前的難題還有很多，例如，如何尋找和監(jiān)測(cè)抗原特異性T細(xì)胞，靶向消除致病性T細(xì)胞而不引起其他組織損傷；研究個(gè)體基因型和表型間的聯(lián)系及環(huán)境因素對(duì)疾病發(fā)生發(fā)展的影響，從而對(duì)1型糖尿病高危人群進(jìn)行預(yù)測(cè)并選擇最佳治療的時(shí)機(jī)；探究T細(xì)胞以外的發(fā)病機(jī)制等等，但我們已經(jīng)取得了一些可喜的成果，相信隨著科技的不斷進(jìn)步，在病程的不同階段采取聯(lián)合治療措施，將有助于找到1型糖尿病根治的方法和出路。

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