Проблема целесообразности трансплантации эндокринной части (островков или островковых клеток) поджелудочной железы (ПЖ) больным сахарным диабетом как альтернатива органной трансплантации ПЖ стала разрабатываться со второй половины 70–х годов. Основанием для этого во многом послужили существенные недостатки органной трансплантации ПЖ, а также тот факт, что продуцирующие инсулин островки составляют всего около 1% ее общей массы [36, 79]. Естественно, такой вариант трансплантации представлялся не только более рациональным (с точки зрения лечения диабета), но и, по мнению подавляющего числа исследователей, безопасным, не требующим сложного хирургического вмешательства и послеоперационной иммунодепрессивной терапии. Кроме того, он может быть выполнен еще до развития поздних осложнений заболевания [7, 11, 13, 14, 18, 26, 28, 32, 33].

Развитие идеи свободной трансплантации эндокринной части ПЖ шло по трем основным направлениям: трансплантация некультивированных микрофрагментов поджелудочной железы; трансплантация изолированных островков Лангерганса; трансплантация культуры островковых клеток (β–клеток). Все эти варианты и их экспериментальная и клиническая эффективность исследовались как в аллогенном, так и в ксеногенном исполнении [5, 26, 27, 43, 44, 59, 77].

Самый простой метод трансплантации ткани ПЖ заключается в фрагментации органа на мелкие кусочки (величиной не более 3 мм) и имплантации полученной взвеси в организм реципиента. В клинической практике он не нашел широкого распространения и в настоящее время не используется. Основным его недостатком многие исследователи считают быстрый аутолиз трансплантата за счет сохраненной активной функции ацинарной ткани, а также низкую адаптацию полученной взвеси ткани к гипоксии и ишемии [61]. Попытки преодолеть эти недостатки путем изготовления имплантата из фетальных поджелудочных желез (плодные железы обладают высокой эндокринной активностью, а экзокринно индифферентны) давали в эксперименте неплохие результаты [17, 31]. Лабораторные животные с экспериментальным сахарным диабетом после трансплантации (брефопластики) ткани ПЖ на некоторое время становились инсулиннезависимыми. Однако главной причиной недостаточной эффективности метода пересадки ткани фетальных поджелудочных желез является барьер тканевой несовместимости, который при этом варианте трансплантации изначально не устранен.

В 1980 г. в Лионе (Франция) на международном симпозиуме были подведены итоги органной трансплантации ПЖ и свободной клинической трансплантации островковой ткани органа по поводу инсулинзависимого диабета. После этого поиск наиболее оптимальных вариантов трансплантационного метода в клинической диабетологии пошел в основном по двум путям: 1) получение и трансплантация интактных островков Лангерганса, способных продуцировать инсулин; 2) получение и трансплантация культур островковых клеток поджелудочной железы. Первый путь – пересадка выделенных интактных островков Лангерганса, функционально способных активно продуцировать инсулин, – был принят в большинстве западных стран и стал активно разрабатываться.

До 80–х годов считалось, что выделение и изоляция достаточного количества очищенных островков ПЖ человека является крайне сложной и с технической точки зрения не имеющей решения проблемой. Вместе с тем еще в 1965 г. S. Moskalewsky [62] получил изолированные островки из поджелудочной железы морских свинок. Работы в этом направлении велись разными исследователями, что позволяло разрабатывать, совершенствовать и внедрять методы выделения интактных островков ПЖ, а также получать все большее их количество и повысить степень очистки препарата [45, 49, 60]. Работы P. Lacy et al. [56, 57], М. Gotoh et al. [49], G. Lundgren et al. [60], R. Dorwing et al. [45], D. Sharp et al. [74], W. Tzeetal. [81, 82] внесли существенный вклад в решение этой проблемы. Однако наиболее приемлемую методику, с помощью которой удалось получить сотни тысяч неповрежденных островков Лангерганса, способных продуцировать инсулин, предложили С. Ricordietal. Суть их метода заключается в автоматическом выделении островков из ПЖ донора в состоянии смерти мозга. Процедура выполняется в специально сконструированном аппарате с последовательно сменяющимися процессами разрушения ацинарной части железы в растворе коллагеназы, фильтрации и накоплении островков, их очистки и сбора. Метод весьма громоздкий, требует сложного аппаратного обеспечения и специфических дорогостоящих реагентов. Несмотря на это, предложенный С. Ricordi метод стал основополагающим для получения достаточного количества очищенных функционально активных островков и для их клинического использования. Так, после трансплантации изолированных островков ПЖ у больных отмечается снижение потребности в экзогенном инсулине, а в ряде случаев инсулиннезависимость. Существенного успеха в этом направлении достигли D. Scharpetal. и С. Ricordietal. [68, 69, 75, 76]. По их данным, степень очистки препарата островков удается довести до 90%, а из одной донорской ПЖ возможно получить до 600–800 тыс. островков, что дает хороший клинический эффект [70, 71].

Вместе с тем, наряду с предтрансплантационной подготовкой и высокой стоимостью процедуры получения препарата островков, одним из серьезных сдерживающих факторов широкого распространения этого варианта трансплантации является трудоемкая и сложная процедура иммунологического мониторинга. Исходно само направление трансплантации очищенных островков Лангерганса подразумевает сочетание с аллотрансплантацией почки больным в терминальной стадии диабетической нефропатии. Естественно, трансплантация почки требует проведения послеоперационной иммуносупрессии, что не может не сказаться на трансплантированных островках [47, 72, 73]. При трансплантации только островков Лангерганса как дискретных анатомических образований в организм реципиента попадают не только β–клетки, но и другие тканевые элементы, а также антигены эндокринных, дендритных, эндотелиальных клеток (эндотелия капилляров), макрофагов, лимфоцитов, нейтрофилов. Таким образом, иммунный ответ реципиента возникает не только на островковые эндокринные клетки, но и на клетки мезенхимальной природы [52, 66]. Все это приводит к формированию реакции отторжения, ухудшает клинический результат трансплантации и требует проведения иммуносупрессивной терапии в послеоперационном периоде [38, 80]. При свободной аллотрансплантации препарата островков не исключено также инфицирование реципиента вирусом цитомегалии, простого герпеса, ВИЧ.

Параллельно направлению свободной аллотрансплантации островков Лангерганса, принятому в США и Италии, а также с учетом практически всех отрицательных моментов этого способа в республиках бывшего СССР в последние два десятилетия активно разрабатывался метод алло– и ксенотрансплантации культивированных островковых клеток ПЖ. Наиболее существенный вклад в решение этой проблемы внесли исследователи НИИ трансплантологии и искусственных органов (НИИТ и ИО) РФ. Ученые этого института разработали методы получения разных видов культур (органотипических, цитотипических однослойных, вторичных очищенных) из ПЖ плодов человека и некоторых животных. Кроме того, экспериментальные работы, проведенные в этом учреждении и в Киевском НИИ эндокринологии и обмена веществ, обосновали возможность клинической алло– и ксенотрансплантации культур островковых клеток. Первая в СССР свободная аллотрансплантация культуры островковых клеток была выполнена в Московском НИИТ и ИО в 1979 г. под руководством В.И. Шумакова. Существенный вклад в разработку этого направления внесли работы В.И. Шумакова с соавт. [33, 34, 36], В.Н. Блюмкина с соавт. [3; 4, 6], С.Н. Игнатенко [13], Н.Н. Скалецкого [26], Н.И. Бойко [7–9], В.П. Комиссаренко с соавт. [15], И.С. Турчина [30], А.А. Лейниекса [18, 19], Л.В. Поташова [22, 23], Т.А. Словесновой [28, 29], Р.Л. Розенталь с соавт. [24, 25] и др. Одной из ключевых является монография В.И. Шумакова, В.Н. Блюмкина, Н.Н. Скалецкого с соавт. "Трансплантация островковых клеток поджелудочной железы" [35]. Авторы подчеркивают преимущества культуры островковых клеток перед некультивированной взвесью поджелудочной железы. В процессе культивирования:

1)     погибают ацинарные клетки экзокринного отдела поджелудочной железы, практически устраняется ферментативная активность материала;

2)     островковые клетки и их предположительно существующие предшественники в процессе культивирования размножаются митозом, сохраняя при этом свою гормонопродуцирующую активность;

3)     в полученной культуре преобладают β–клетки, выделяющие инсулин или проинсулин;

4)     погибают и устраняются из популяции "лейкоциты–пассажиры" – носители поверхностного антигена класса 2, которые играют существенную роль в инициации иммунного конфликта и направляют агрессию Т–клеток против островкового трансплантата;

5)     снижается уровень иммуногенности самих островковых клеток.

Еще одним преимуществом метода культивирования островковых клеток ПЖ для клинической трансплантации больным сахарным диабетом является возможность создания временного банка культур путем их рекультивирования или криоконсервации [36, 65].

Одно из важнейших преимуществ метода свободной трансплантации культур островковых клеток – иммуноальтерирующее влияние процесса–культивирования на ткань поджелудочной железы. В результате погибают "клетки–посредники" иммунного конфликта, известные в литературе как "лейкоциты–пассажиры". Это приводит к срыву двухзвеньевого механизма клеточного иммунного ответа после трансплантации. Культуральные трансплантированные островковые клетки длительное время не распознаются Т–клетками и не отторгаются [10, 35, 39, 42, 53, 56, 57, 67].

На сегодняшний день существует несколько способов получения культур островковых клеток из поджелудочной железы донора. Основные из них разработаны в НИИТ и ИО РФ (В.И. Шумаков с соавт. [4, 35]):

1)     получение однослойных смешанных первично трипсинизированных культур с различным содержанием островковых клеток;

2)     получение очищенных однослойных культур островковых клеток с использованием ферментной обработки материала коллалитином или сочетанной обработки коллалитином и трипсином, магнитного размешивателя, центрифугирования и дробного многоэтапного осаждения клеток;

3)     получение флотирующих органотипических культур, содержащих островковые клетки, с использованием коллалитина (или коллагеназы) без применения центрифугирования;

4)     получение однослойных культур островковых клеток без ферментной обработки и центрифугирования (метод получил широкое распространение благодаря своей простоте и достаточно высокой эффективности).

Источниками эндокринной ткани для получения аллогенной или ксеногенной культуры могут быть [2, 4, 35]:

-         поджелудочная железа 15–26–недельных плодов человека (время тепловой ишемии не более 2 ч, холодовой ишемии – хранение не более 12 ч при +4°С);

-         поджелудочная железа плодов свиньи 2,5–3–месячного срока внутриутробного развития;

-         поджелудочная железа плодов крупного рогатого скота 12–60 см теменно-копчиковой длины;

-         поджелудочные железы новорожденных кроликов.

Вопрос о выборе аллогенной или ксеногенной культуры для клинической трансплантации больным сахарным диабетом остается дискутабельным. По мнению одних исследователей, аллотрансплантация обладает большими преимуществами, дает более выраженный и продолжительный клинический эффект [7, 9, 21, 42, 70]. По мнению других трансплантологов, аллогенные культуры не всегда лишены тех недостатков, что и выделенные дискретные островки Лангерганса. Трудности получения необходимого количества материала для аллогенной культуры, которые связаны не только с организационными проблемами, но и с необходимостью соблюдения периодов тепловой и холодовой ишемии, с различной внутриутробной патологией плода, а также вероятность инфицирования реципиента вирусными агентами донора побудили многих трансплантологов сделать выбор в пользу ксенотрансплантации [13, 28, 33, 50, 78, 83]. Теоретическими и экспериментальными предпосылками ксенотрансплантации культур островковых клеток стали работы Р.Е. Lacyetal. [54–56], R. Eloyetal. [46], В.Н. Блюмкина с соавт. [5, 6], В.И. Шумакова с соавт. [35] и др. В дальнейшем многочисленные работы, в основном отечественных исследователей, обосновали успешное испытание клинической ксенотрансплантации культур островковых клеток в начале 80–90–х годов на базе НИИТ и ИО РФ, Киевского НИИ эндокринологии и обмена веществ, Рижского медицинского института [3, 4, 10, 13, 18, 19, 26, 32, 33]. В качестве источника эндокринной ткани для получения культур островковых клеток использовались поджелудочные железы плодов и новорожденных поросят, новорожденных кроликов, плодов крупного рогатого скота. На сегодняшний день заслуги и приоритет отечественных ученых в этом направлении трансплантологии не только очевидны и неоспоримы, но и признаны во всем мире.

Говоря о клиническом использовании алло– и ксенотрансплантации культуры островковых клеток, следует отметить, что предложено большое число способов введения культур (под капсулу селезенки, под капсулу почки, под капсулу печени, в брюшную полость, в портальную венозную систему, внутримышечно – в прямую мышцу живота, в ретробульбарную клетчатку глаза) [5,6, 13, 38, 63, 80]. Экспериментально и клинически доказано, что все эти способы введения существенно не влияют на результат трансплантации, и методом выбора должен быть наиболее безопасный вариант. Большинство клиницистов используют внутримышечную трансплантацию как наиболее простой и безопасный метод [7, 9, 11, 13, 16, 18, 23, 28, 32, 35, 43]. Вместе с тем, по мнению некоторых авторов [7, 21], введение культивированных островковых клеток интрапортально (чаще в реканализированную пупочную вену) как наиболее физиологичный путь вызывает более выраженный противодиабетический эффект. В их работах подчеркивается активное и длительное функционирование таких трансплантатов.

Лечебное действие алло– или ксенотрансплантации культуры островковых клеток принципиально схоже и характеризуется следующими эффектами :

–   улучшением общего состояния реципиентов, повышением качества их жизни;

–   снижением суточной потребности реципиентов в экзогенном инсулине (от 20 до 90% суточной дозы). Реже и более непродолжительно развивается инсулиннезависимость;

–   стабилизацией течения исходно лабильного сахарного диабета I типа с исчезновением эпизодов гипергликемии и кетоацидоза;

–   "замораживанием" или существенным замедлением прогрессирования вторичных осложнений сахарного диабета (ретинопатии, нефропатии, ангиопатии нижних конечностей, нейропатии);

–   улучшением показателей гомеостаза реципиентов – улучшением параметров углеводного и липидного обмена, нормализацией содержания гликозилированного гемоглобина, повышением концентрации С–пептида и иммунореактивного инсулина (ИРИ) в плазме крови.

Продолжительность клинического эффекта алло– или ксенотрансплантации культуры островковых клеток, по данным литературы, существенно различается. Так, при аллогенной трансплантации продолжительность лечебного эффекта составляет от 8 до 20 мес. При этом число успешных трансплантаций достигает, по сведениям некоторых авторов, 90% [2, 7, 34, 35]. При ксеногенном варианте трансплантации длительность клинического эффекта составляет 6–16 мес., а доля успешных пересадок ксенокультуры колеблется в пределах 75–85% [1,2, 13, 20, 78]. При этом не исключена возможность, а в ряде случаев необходимость повторных трансплантаций культуры островковых клеток. Выраженность лечебного антидиабетического эффекта практически такая же, как и после первичной трансплантации [1, 7, 13, 18, 78]. Этот феномен пока не нашел своего объяснения.

Говоря о механизме лечебного действия алло– и ксенотрансплантации культур островковых клеток ПЖ, В.И. Шумаков с соавт. [35] высказывают мнение о двойном эффекте пересадки. С одной стороны, трансплантированные культивированные островковые клетки на определенном этапе частично возмещают нехватку инсулина в организме реципиента, что рассматривается как метод заместительной терапии. С другой стороны, срок "выживания" свободно трансплантированных культуральных β–клеток в мышце аллогенного или ксеногенного реципиента относительно невелик. Кратковременно также влияние этих островковых клеток на течение диабета. Вместе с тем к первоначальному эффекту заместительного действия присоединяется эффект мобилизации пролиферативного пула клеток–предшественников собственной ПЖ пациента. Не исключено, что при этом развертывается проинсулиновый механизм регуляции углеводного обмена, в котором основную роль играют пре–β–клетки, выделяющие не зрелый инсулин, а проинсулин. С течением времени наступает дифференцировка пре–β–клеток в β–клетки, которые становятся доступными действию клеток–киллеров, и лечебный эффект трансплантации ослабевает. Это мнение авторы основывают на собственном экспериментальном и клиническом опыте трансплантации культур островковых клеток, а также на анализе литературы [12, 37, 40, 41, 48, 51, 64].

Таким образом, метод свободной алло– и ксенотрансплантации культуры островковых клеток поджелудочной железы по поводу сахарного диабета прочно вошел в клиническую практику и, по выражению В.И. Шумакова, «...в ближайшие годы станет неотъемлемой органической частью современной комплексной диабетологии». Вместе с тем эта проблема не может считаться решенной и таит в себе еще много вопросов. 

Со списком литературы можно ознакомиться в бумажной версии журнала 

Медицинские новости. – 2002. – №10. – С. 9-13. 

Внимание! Статья адресована врачам-специалистам. Перепечатка данной статьи или её фрагментов в Интернете без гиперссылки на первоисточник рассматривается как нарушение авторских прав.