韓小樂，田磊

(1湖北醫(yī)藥學院附屬襄陽醫(yī)院，湖北襄陽 441000;2廣西醫(yī)科大學第一附屬醫(yī)院)

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胰島β細胞體外保護方法研究進展

韓小樂1，田磊2

(1湖北醫(yī)藥學院附屬襄陽醫(yī)院，湖北襄陽 441000;2廣西醫(yī)科大學第一附屬醫(yī)院)

摘要：胰島移植是新興的糖尿病治療方法，但人為提取過程中常出現(xiàn)胰島β細胞損傷。目前，常用的胰島β細胞體外保護方法主要有化學藥物和激素等藥物保護方法、睪丸支持細胞和骨髓間充質(zhì)干細胞等細胞共培養(yǎng)方法、微囊化技術(shù)和基因治療方法等，各種方法均有一定成效，但均存在一定不足。

關(guān)鍵詞：胰島β細胞；體外保護方法；胰島移植

近年來，糖尿病(DM)發(fā)病率逐年升高。胰島移植術(shù)具有手術(shù)創(chuàng)傷小、并發(fā)癥少等優(yōu)點，目前已逐漸用于T1DM的治療中。但膠原酶消化、分離提純、炎性因子等原因極易造成胰島β細胞損傷，影響移植效果，從而限制其臨床應用范圍?，F(xiàn)將近年來胰島β細胞體外保護方法的研究進展綜述如下。

1藥物保護方法

1.1化學藥物 ①抗細胞因子藥物：T1DM早期胰島內(nèi)巨噬細胞和T細胞分泌IL-1β、腫瘤壞死因子(TNF)、干擾素-C(C-IFN)等多種促炎性細胞因子，抑制β細胞功能，最終導致β細胞凋亡、壞死[1～4]。有學者[5]發(fā)現(xiàn)，興奮鉀通道、降低線粒體膜電位可減輕IL-1β誘導的胰島細胞損傷；IL-1受體拮抗劑(IL-1Ra)可使胰島β細胞免受IL-1β介導的損傷，且增加T2DM患者的胰島素分泌[6，7]。近年研究[8]發(fā)現(xiàn)，白藜蘆醇能改善IL-1β所致的胰島功能障礙，可能是通過下調(diào)TNF-β活性、抑制 iNOS表達而實現(xiàn)的。②抗氧化應激藥物：Lee等[9]發(fā)現(xiàn)，硫辛酸對胰島β細胞有保護作用；大劑量鋅可抑制動物體內(nèi)NF-κB、iNOS的表達，明顯緩解DM的發(fā)生、發(fā)展[10]。另有研究[11]發(fā)現(xiàn)，糖耐量受損患者接受一定劑量的維生素E和維生素C治療后脂質(zhì)過氧化狀態(tài)明顯改善，血清氧化低密度脂蛋白(OX-LDL)及CRP水平降低，氧化應激及非特異性炎癥反應減輕。③抗細胞凋亡藥物：NO抑制劑可通過抑制胰島細胞內(nèi)NO合成減輕β細胞凋亡[12]；1, 25-二羥維生素D3可誘導和維持高水平的A20、阻止NF-κB激活抗凋亡蛋白，進而通過下調(diào)NO水平保護胰島β細胞[13]；Papaccio等[14]將離體的大鼠胰島暴露在IL-1β和咪唑嘌啉化合物RX871024中，結(jié)果發(fā)現(xiàn)咪唑嘌啉復合物可以保護胰島細胞免受IL-1β誘導的氧自由基NO的損傷。

1.2激素研究發(fā)現(xiàn)，催乳素不僅可以保護體外培養(yǎng)的小鼠胰島β細胞免受鏈脲佐菌素(STZ)、地塞米松(DEX)等誘導凋亡，還可促進T淋巴細胞、胰島β細胞系INS-1的增殖[15,16]。生長抑制素可通過作用于胰島細胞，使STZ難以進入細胞, 進而阻止細胞內(nèi)輔酶1的耗竭。善寧可與生長抑素受體結(jié)合，抑制胰島素分泌，從而對β細胞起到保護和修復的作用[17]。

2細胞共培養(yǎng)方法

2.1睪丸支持細胞睪丸支持細胞是一種附著在基膜上的不規(guī)則高錐體細胞，其因具有較強的免疫豁免作用在很多領(lǐng)域備受矚目。賀德等[18]將同種大鼠胰島細胞與睪丸支持細胞在肝內(nèi)共同移植，通過Fas/FasL系統(tǒng)誘使T淋巴細胞凋亡，獲得免疫豁免，繼而使胰島移植物的活性提高、存活時間延長。也有研究發(fā)現(xiàn)，大鼠胰島細胞和睪丸支持細胞聯(lián)合微囊化后共培養(yǎng)，結(jié)果發(fā)現(xiàn)復合細胞移植物的胰島素分泌量及對葡萄糖的敏感性均顯著提高[19，20]。

3微囊化技術(shù)

微囊化胰島移植是使用一種特殊的多聚體材料，將胰島包裹在微囊里, 只允許營養(yǎng)物質(zhì)等有利于細胞生長的物質(zhì)通過,為胰島提供一個天然的微環(huán)境。Tsang等[25]將微囊膜包裹的人胰島細胞整體移植至DM小鼠腹腔后，發(fā)現(xiàn)血糖改善明顯、移植排斥反應較輕。目前，國內(nèi)常用殼聚糖來替代聚賴氨酸制作微囊膜。高長有等[26]發(fā)現(xiàn)，殼聚糖的分子鏈上帶有負電荷、海藻酸鈉則帶有正電荷，兩種物質(zhì)結(jié)合可使微囊更加牢固，且毒副作用少、免疫排斥反應??；吳家清等[27]用帶有殼聚糖的微囊膜包埋大鼠胰島進行異種腹腔移植，結(jié)果發(fā)現(xiàn)包裹的胰島細胞維持正常血糖的時間比對照組長3周，且3周后囊膜依然完整，囊壁內(nèi)胰島活性良好。

4基因治療方法

近年來，基因治療也廣泛應用于胰島β細胞的保護中。轉(zhuǎn)基因β細胞對不良環(huán)境的耐受能力及抗免疫排斥反應的能力更強，移植后療效較好。外源性IL-10可通過腺病毒介導定位表達于胰島β細胞，保護胰島β細胞功能、促進胰島素分泌、減少小鼠胰腺炎和DM的發(fā)生[28]。此外，也有學者研究發(fā)現(xiàn)利用腺病毒介導的胰島素樣生長因子1(Ad-rIGF-1)感染胰島細胞及T1DM小鼠，結(jié)果顯示Ad-rIGF-1可抑制STZ導致的細胞凋亡、顯著提高胰島β細胞存活率、提高大鼠胰島β細胞胰島素釋放能力[29]。但是，陳燕燕等[30]卻發(fā)現(xiàn)腺病毒介導的鼠IL-10基因?qū)OD小鼠T1DM早期胰島β細胞并無明顯保護作用，其原因可能為DM早期機體即出現(xiàn)明顯的免疫代謝紊亂，單一因素不足以逆轉(zhuǎn)免疫紊亂，說明該技術(shù)目前還并不成熟。采用攜帶人血紅素氧合酶-1(HO-1)基因及增強綠色熒光蛋白基因的腺病毒作為載體對成人胰島進行轉(zhuǎn)染，結(jié)果發(fā)現(xiàn)經(jīng)過HO-1基因轉(zhuǎn)染的胰島細胞抗凋亡能力明顯增強、胰島素分泌也明顯增加[31]。

綜上所述，胰島β細胞的體外保護方法的卓有成效，但仍存在一定不足，如化學藥物及激素的毒副作用及效果穩(wěn)定性制約著其發(fā)展；微囊內(nèi)胰島氧供不足可導致微囊中心的細胞缺血壞死、影響移植物的長期存活,且微囊化胰島因其體積龐大需選擇合適植入部位；細胞共培養(yǎng)方法對實驗條件有較高的要求，且長期培養(yǎng)對胰島細胞活性有一定損傷；基因治療目前都處于動物實驗階段，且未來基因治療保護β細胞的研究可能涉及抑制細胞死亡、保護細胞功能、誘導免疫耐受等問題[32]。

參考文獻：

[1] Zumsteg U, Frigerio S, Holl?nder GA. Nitric oxide production and Fas surface expression mediate two independent pathways of cytokine- induced murine B-cell damage[J]. Diabetes, 2000,49(1):39-47.

[2] Donath MY, Boni-Schnetzler M, Ellingsgaard H, et al. Cytokine production by islets in health and diabetes: cellular origin, regulation and function[J].Trends Endo Metab, 2012,21(5):261-267.

[3] Darville MI, Eizirik DL. Regulation by cytokines of the inducible nitric oxide synthase promoter in insulin-producing cells [J]. Dermatologic, 1998,41(9):1101-1108.

[4] Petrovsky N, Silva D, Socha L, et al. The role of Fas ligand in beta cell destruction in autoimmune diabetes of NOD mice[J]. Ann NY Acad Sci, 2002,4(958):204-208.

[5] Kullin M, Li Z, Bondo Eansen J, et al. Protection of rat pancreatic islets by potassium channel openers against alloxan, sodium nitroprus side and interleukin-l beta mediated suppression- possible involvement of the mitochondrial membrane potential[J]. Dermatologic, 2003,46(1):80-88.

[6] Dinarello CA, Donath MY, Mandrup-Poulsen T. Role of IL-1beta in type 2 diabetes[J]. Curr Opin Endo Diab Obes, 2010,17(4):314-321.

[7] Larsen CM, Faulenbach M, Vaag A, et al. Interleukin-1-receptor an tag-on ist in type 2 diabetes mullites[J]. N Engl J Med, 2007, 356 (15):1517-1526.

[8] Lee JH, Song MY, Song EK, et al. Over expression of SIRT1 protects pancreatic beta-cells against cytokine toxicity by suppressing the nu-clear factor-kappa B signaling pathway[J]. Diabetes, 2009,58 (2):344-351.

[9] Lee BW, Kwon SJ, Chae HY, et al. Dose-related cyton protective effect of alpha-lipoic acid on hydrogen peroxide induced oxidative stress to pancreatic beta cells[J]. Free Ra diol Res, 2009,43(1):68-77.

[10] Ho E， Quan N, Tsai YH, et al. Dietary zinc supplementation inhibits NF-kB activation and protects against chemically induced diabetes in CD1 mice[J]. Exp Biol Med, 2001,226(2):103-111.

[11] 毛曉明,劉志民,蔣克春,等.維生素E與維生素C聯(lián)合治療對糖耐量受損患者氧化低密度脂蛋白及C反應蛋白的作用[J].中華糖尿病雜志,2005,13(5):53-54.

[12] Rydgren T, Sundler S. Efficacy of 1400 W, a novel inhibitor of inducible nitric oxide syntheses, in preventing interleukin-l beta-induced suppression of pancreatic islet function in vitriol and multiple low-dose streptozotocin-induced diabetes in vivo[J]. Eur J Endo, 2002,147(4): 543-551.

[13] Riachy R, Vandewalle B, Kerr CJ, et al. 1, 25-dihydroxy vitamin D3 protects RINm5F and human islet cells against cytokine- induced apoptosis: implication of the anti apoptotic protein A 20[J]. Endocrinology, 2002,143(12):4809-4819.

[14] Papaccio G, Nicoletti F, Pisanti FA, et al. An imidazoline compound completely counteracts interleukin-1[beta] toxic effects to rat pancreatic islet[beta] cells[J]. Mol Med, 2002,8(9):536-545.

[15] Fujinaka Y, Takane K, Yamashita H, et al. Lactogens promote beta cell survival through JAK2/STAT5 activation and Bcl-XL up regulation[J]. J Biol Chem, 2007,282(42):30707-30717.

[16] Friedrichsen BN, Galsgaard ED, Nielsen JH, et al. Growth hormone-and prolactin-induced proliferation of insulinoma cell,INS-1,depends on activation of STAT5(signal transducer and activator of transcription5)[J]. Mol Endocrinal, 2001,15(1):136-148.

[17] Vondra K, Voborska M，Kvapil M，et al． Somatostatin： beneficial effects on remission in young adult patients with newly diagnosed Diabetes mellitus type 1[J]． Physios Res， 2004，53(1)：115-117．

[18] 賀德,詹文華,彭翔，等．Sertoli 細胞誘導大鼠肝內(nèi)胰島移植物免疫豁免的實驗研究[J]．中華實驗外科雜志,2004,21(9):34-35．

[19] 李傳樂,單世光,李強．大鼠胰島細胞與睪丸支持細胞聯(lián)合微囊化的體外功能研究[J]．中華糖尿病雜志,2006,14(3):78-79.

[20] 楊潤軍,許尚忠,李俊雅,等．小鼠睪丸支持細胞和胰島共培養(yǎng)的研究[J]．畜牧獸醫(yī)學報,2009,40(1):46-53.

[21] Tse WT, Pendleton JD, Beyer WM, et al. Suppression of allogeneic T-cell proliferation by human marrow stromal cells:implications in transplantation[J].Transplantation, 2003,75(3):389-397.

[22] Silva WA Jr, Covas DT, Panepucci RA, et al. The profile of gene expression of human marrow mesenchymal stem cells[J]. Stem Cells, 2003,21(6):661-669.

[23] 余勁明,蔡德鴻，張樺，等.間充質(zhì)干細胞聯(lián)合骨髓細胞輸注對糖尿病胰島移植大鼠細胞因子的影響[J].中國糖尿病雜志，2012,20(4):295-298.

[24] Madec AM, Mallone R, Afonso G, et al. Mesenchymal stem cells protect NOD mice from diabetes by inducing regulatory T cells[J]. Diabetologia, 2009,52(7):1391-1399.

[25] Tsang WG, Zheng T, Wang Y, et al.Generation of functional islet-like clusters after monolayer culture and intracapsular aggregation of adult human pancreatic islet tissue[J]. Transplantation， 2007，83(6):685-693.

[26] 高長有，馬列.醫(yī)用高分子材料[M].北京:化學工業(yè)出版社,2006:24-25.

[27] 吳家清,劉東,鄭克立,等.殼聚糖/海藻酸鈉微膠囊包埋大鼠胰島異種腹腔移植的實驗研究[J].廣東醫(yī)學,2007,28(4):22-23.

[28] 張芳萍，徐愛晶，劉棟，等.腺病毒介導的白介素10基因轉(zhuǎn)導對鼠胰島β細胞的保護作用[J].臨床兒科雜志，2011,29(12):1109-1113.

[29] 宋青，喬凌燕，田飛，等. 腺病毒介導鼠胰島素樣生長因子1基因?qū)σ葝uβ細胞的保護作用[J].中國組織工程研究，2012,16(18):77-82.

[30] 陳燕燕，張芳萍，宋青，等.腺病毒介導的鼠IL-10基因?qū)Ψ欠逝中吞悄虿⌒∈笠葝uβ細胞的保護作用[J].山東醫(yī)藥，2013,53(5):8-11.

[31]李永翔,李戈 ，董維平，等.腺病毒載體轉(zhuǎn)染人HO-1基因增強成人胰島細胞抗凋亡和胰島素釋放功能的研究[J].中華醫(yī)學雜志,2006,86(13):915-918.

[32] Atkinson MA, Bluestone JA, Eisenbarth GS, et al. How does type 1 diabetes develop The notion of homicide or β-cell suicide revisited[J]. Diabetes, 2011,60(5):1370-1379.

·綜述·

收稿日期：(2015-07-10)

通信作者：田磊

基金項目：教育部留學回國人員科研啟動基金(教外司留[2011]1568號)；廣西自然科學基金(2011GXNSFC018023)；廣西醫(yī)學科學實驗中心開放基金專項項目(KFJJ2011-28)；廣西研究生創(chuàng)新計劃資助項目(YCSZ2012040)。

中圖分類號：R587.1

文獻標志碼：A

文章編號：1002-266X(2015)46-0093-03

doi：10.3969/j.issn.1002-266X.2015.46.042