脾對胰島細胞影響的研究進展

黃永成 陳銀玲 付俞賀 張曉溪

[摘要] 國內外研究表明創傷患者脾切除術后患2型糖尿病的長期風險明顯增加。因此該文結合團隊近期研究成果，探討了脾臟與胰島損傷、胰島素抵抗之間的關系，及其通過炎癥細胞因子的介導，參與胰島損傷與修復、胰島素抵抗的保護以及糖尿病發病的相關性。與此同時，探討了脾臟的間質干細胞對胰島細胞的再生及修復及其在糖尿病治療中的巨大潛能， 以及脾臟作為胰島移植理想部位的可能性。

[關鍵詞] 脾;胰島B細胞;炎癥;免疫;再生;糖尿病;間充質干細胞;胰島移植

[中圖分類號] R587.2? ? ? ? ? [文獻標識碼] A? ? ? ? ? [文章編號] 1672-4062（2019）01（b）-0195-04

[Abstract] Studies at home and abroad have shown that the long-term risk of type 2 diabetes after splenectomy in trauma patients is significantly increased. Therefore， this paper combines the recent research results of the team to explore the relationship between spleen and islet injury， insulin resistance， and its involvement in islet injury and repair， insulin resistance protection and diabetes mellitus through mediated inflammatory cytokines. At the same time， we explored the regeneration and repair of islet cells by spleen mesenchymal stem cells and their potential in the treatment of diabetes， and the possibility of spleen as an ideal part of islet transplantation.

[Key words] Spleen; Islet B cells; Inflammation; Immunity; Regeneration; Diabetes; Mesenchymal stem cells; Islet transplantation

脾臟在臨床中一直被認為是免疫器官，通過其連接先天和適應性免疫的能力，對體內免疫平衡起重要調節作用，從而預防機體感染[1]。然而脾切除術一直是創傷性脾臟損傷伴低血壓的患者以及部分胰腺炎的患者中常用的手術。之前Eric J. Ley等人[2]對創傷性脾切除的患者進行了長期隨訪調查，并發現創傷性脾切除與平均血糖水平升高存在一定的關系。而Wu SC， CY Fu等人[3]以臺灣省人口為基礎，對行脾切除術的患者進行罹患2型糖尿病（T2DM）的風險評估，發現創傷患者脾切除與術后T2DM的長期風險增加有關。由此可見，脾臟可能與胰島功能有一定聯系，而目前缺乏關于脾臟對胰島B細胞之間相互關系的描述，脾臟對胰島細胞保護再生的作用機制未明。該文旨在探討兩者可能存在的相關性。

1? 胰島細胞與脾源調節性T細胞的關系

眾所周知，糖尿病是由于胰島細胞團中胰島B細胞分泌胰島素相對或絕對缺乏而引起的機體糖代謝紊亂以及血中葡萄糖水平異常升高的疾病[4]。但是臨床工作中發現即使在給予糖尿病病人足夠的血糖監控以及胰島素來控制血糖，糖尿病并發癥依舊會或早或晚的發生。如果糖尿病僅僅是因為胰島素的分泌不足導致，那么在普遍使用胰島素的今天，同樣無法解釋糖尿病至今仍未完全攻克的疑問。另一方面糖尿病領域相關研究提出，調節性T細胞介導的免疫抑制可能是糖尿病自身耐受和免疫調節機制的關鍵。Treg和效應T細胞（Teff）之間的不平衡是糖尿病中胰島B細胞破壞的原因之一，這種破壞是由于自我耐受的破壞造成的[5]。研究發現T2DM患者和糖尿病合并癥患者免疫抑制性CD4+CD25+Foxp3+Treg細胞減少，IL-10、TGF-β和TNF-α蛋白氨化增加[6]。T1DM患者血清TNF-α水平顯著升高，并且TNF-α水平與患者的年齡、病程和種族存在顯著相關[7]。進一步說明了糖尿病合并癥的存在對受損的免疫抑制有影響。免疫和代謝平衡之間存在著明顯的相互作用。近期通過人胰淀素（human amylin， HA）誘導脾源調節性T細胞發現在經過HA處理的小鼠中，脾細胞CD4+Foxp3+Treg增加，轉化生長因子-β（TGF-β）和Toll樣受體4（TLR-4）表達上調[8]。由此考慮HA可能通過誘導脾源CD4+Foxp3+Treg來調節免疫，從而延緩自身免疫性糖尿病的發展，這個發現不僅為改善自身免疫狀況提供了新的方法，同樣提示胰島內分泌與脾臟的相互調控在糖尿病發生發展中扮演重要角色。

2? 胰島細胞及胰島素抵抗與炎癥的關系

相關研究表明，炎癥作為介質，在胰島素抵抗與T2DM發展中扮演著重要角色[9-12]。炎癥不僅能增加急性期反應物的標志物數量，還能提高炎癥介質水平，這些都與T2DM發生有相關性[13]。此外，一些參與肥胖誘導T2DM形成機制的促炎細胞因子，可以損害胰島素信號傳導或者改變胰島B細胞的功能。免疫細胞釋放的大量炎癥因子[TNF-α，IL-1b，IL-6，單核細胞趨化蛋白-1（MCP-1）等]阻斷了胰島素受體信號傳導（IRS）轉導通路，導致IRS磷酸化異常，胰島素受體結合能力失調，進而破壞胰島素信號傳導[9]。另一方面，胰島B細胞衰竭同時伴隨胰島素抵抗也是T2DM發展的一個關鍵因素。由于細胞因子誘導的多個級聯導致炎性細胞因子和細胞死亡信號的進一步產生，導致胰島B細胞功能障礙并最終死亡。最重要的是，T2DM是一種促炎狀態，胰島B細胞死亡的最終共同途徑是由細胞因子決定的。因此，減少炎癥反應是治療和改善T2D的關鍵步驟[14-16]。

3? 脾臟對胰島細胞炎癥反應的調節與保護

臨床資料及實驗研究顯示，脾臟與胰島內分泌功能關系密切。有文獻分析指出，胰腺切除手術中，胰腺切除的同時是否保留脾臟與術后患者糖尿病發生率顯著相關[17]，慢性胰腺炎中僅切除胰腺的患者，其糖尿病發生率顯著低于部分胰腺合并脾切除患者[18]。可見脾臟在胰島損傷中起保護作用，而這種保護方式很有可能是通過脾臟分泌的淋巴細胞以及細胞因子對胰島損傷進行調節。

脾臟作為體內最大的次級免疫器官，含有高達全身15%的固定巨噬細胞，大量的T淋巴細胞和自然殺傷細胞（NK細胞），同時在臨界狀態下產生各種細胞因子[19]。關于脾臟來源的炎癥相關細胞因子與糖尿病之間關系的報道很多，例如白細胞介素（IL）-10，是一種有效的抗炎細胞因子，在急性胰腺炎期間釋放后通過下調促炎介質的釋放來限制炎癥反應，Gotoh K[20]通過研究發現脾臟來源的IL-10可以阻止非酒精性脂肪性胰腺疾病（NAFPD）的發展，而Harrington等人[21]也發現脾臟來源的IL-10可以改善高脂飲食誘導的肥胖，同時改善了高脂飲食誘導的非酒精性脂肪性胰腺疾病的抗炎狀態。Wu L等人[22]研究內臟白色脂肪組織（VAT）中的固有B細胞，在飲食誘導的肥胖（DIO）、腹腔及脾臟中分別有對應關系。通過實驗發現IL-10可介導脾臟來源的固有B細胞，在飲食肥胖（DIO）誘導的胰島素抵抗保護作用中起主導作用[22]。而在新生兒中發現Th1細胞可異常上調IL-4Ra/IL-13Ra1異型受體（HR），通過IL-4和IL-13發出信號引起炎癥細胞死亡[23]。與此同時，脾臟中的各種B細胞亞群可以表達多種TLR，并且通過這種TLR的信號傳導可以大量增殖和分泌抗體及相關的抗炎因子[24]。

4? 脾臟與胰島細胞的再生修復及移植

脾臟可能也參與了胰島細胞的再生，胚胎發生過程中，胰腺的發育是胰原基細胞從導管中遷移，同時分化成簇，在管道相鄰的間充質中形成胰島之后繼續分化形成[25]，而脾臟作為體內最大的次級免疫器官，它的發育在胚胎學上類似于胰腺，與胰腺有著非常密切的發展關系，脾臟間充質在發育的早期是從胰腺間充質中萌芽出來[26]。

大量的動物實驗表明，脾臟與胰島細胞再生之間的關系。Rosenberg L.等人發現PDX-1 +β前體細胞可在胰管或胰腺以及其他部位（例如：肝，脾等）發育為分泌胰島素的B細胞[27-30]。Kodama等人[31-32]給予患有糖尿病的NOD小鼠經過紫外線照射后的成年小鼠供體脾細胞，逆轉了NOD小鼠的糖尿病，推測脾細胞含有與胰島細胞再生相關的干細胞群。之后他們通過Hox-11的持續表達發現成年小鼠的脾臟含有假定的間充質干細胞群，證明了之前的假設。隨后Robertson SA， Rowan-Hull AM等人[30]運用禽類體外胰腺發育模式，排除存在于脾臟中胰島上皮細胞的影響，指出脾臟間充質干細胞可以分化成胰島生成細胞，這種特異性這被定義為發展伴隨TLX1（HOX11）表達的獨特譜系，然而，關于B細胞復制和新生的討論從未停止。Dor等人[33]研究發現胰島再生的關鍵并不是胰島的新生，而是現有成體B細胞的增殖。此外，B細胞復制是人類出生后B細胞團擴增的主要機制。之后YIN D， TAO J，等人[34]在STZ誘導的C57BL / 6糖尿病小鼠的單側腎囊上進行胰島移植，恢復了糖尿病小鼠的正常血糖，但是Yin并不能證明血糖的恢復是由脾細胞直接形成胰島B細胞而產生的。之后Park S， SM Hong等人[35]將小鼠的90%胰腺切除并行全脾切除術，之后將脾細胞重新注射入胰腺及全脾切除小鼠體內，發現小鼠的胰島細胞簇較未注射組生存率提高，表明盡管脾細胞對胰島素缺乏的T2DM大鼠的B細胞再生并不重要，但在B細胞新生中同樣起重要作用。近期Itoh T， Nishinakamura H等人[36]對鏈脲佐菌素（STZ）誘導的C57BL/6糖尿病小鼠行同基因胰島移植到門靜脈（PV）、腎膠囊（KC）下方及脾臟（SP）3個部位進行對比，發現相對其他部位，移植脾臟不僅減輕了炎癥反應，同時改善了移植胰島面積的擴張，表明脾臟是替代胰島移植位點的理想候選者。

綜上所述，脾與胰島的關系在功能上是復雜的。同時，我們不難看出脾臟與胰島損傷、胰島素抵抗之間的關系是密不可分的，更多的資料顯示了脾通過炎癥細胞因子的介導參與了胰島損傷與修復、胰島素抵抗的保護機制、糖尿病發病進展等作用。特別是脾含有的間充質干細胞群的獨特潛力，雖然對恢復胰島功能的機制仍需討論，但其有助于受損組織的修復，在治療自身免疫性疾病方面不失為一種新方法。而脾作為胰島移植的理想部位，有望成為胰島功能恢復的新希望，為其在糖尿病的治療開辟了新途徑。

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（收稿日期：2018-10-24）