1.3. Трансплантация островков поджелудочной железы как метод лечения сахарного диабета 1 типа.

Современные способы терапии СД 1 типа (геннноинженерный инсулин человека и его аналоги, шприц - ручки, инсулиновые «помпы», неинвазивные глюкометры, комбинированная инсулинотерапия) при лабильном течении СД 1 типа не позволяют адекватно компенсировать углеводный обмен, поддерживать гомеостаз в постоянно изменяющихся условиях среды, не предупреждают развитие сосудистых осложнений и сопряжены с высоким риском развития гипогликемических состояний, что может стать причиной гибели больного [10, 55, 67]. Поэтому на сегодняшний день, разработка способов терапии СД 1 типа, которые обеспечивали бы длительную нормогликемию и строгую компенсацию углеводного и липидного метаболизма, а также предупреждали развитие макро – и микроангиопатий в отсутствие гипогликемии остаётся крайне актуальной.

В связи с этим возникла идея, трансплантации ПЖ, её микрофрагментов, ОПЖ или изолированных β-клеток, которая основывается на гипотезе: если СД 1 типа возникает в результате поражения инсулинпродуцирующих клеток, то их замена нормально функционирующими тканью или клетками является единственным физиологическим способом, адекватно корригирующим обменные процессы в организме реципиента и предупреждающим развитие диабетических осложнений [53, 101, 194, 212].

Главным преимуществом трансплантации ПЖ, её микрофрагментов, ОПЖ или изолированных β-клеток является способность продуцировать в организме реципиента полноценные гормоны «по физиологическому запросу организма» за счёт механизма обратной связи, тропной стимуляции, что позволяет адекватно реагировать на различные эндогенные и экзогенные сигналы среды [158, 185, 232]. В настоящее время, научные исследования проводятся по нескольким направлениям: аллогенная трансплантация ПЖ на сосудистых связях или её микрофрагментов, свободная пересадка ОПЖ или β-клеток, полученных от аллогенного или ксеногенного донора; разработка искусственной ПЖ [61, 84, 101, 210, 212, 223, 293, 316].

Многие считают, что АлТц ОПЖ или изолированных β-клеток является приоритетным методом [26, 293, 294, 329]. Однако дефицит донорского материала, а также юридические, этические, медицинские вопросы и материальные затраты ограничивают широкое использование в клинической практике данного способа компенсации СД 1 типа [97, 101, 109, 316]. Кроме того, при АлТц возможна передача с трансплантационным материалом инфекционных заболеваний, прежде всего ВИЧ и гепатита В, С, а для их идентификации требуется достаточно трудоёмкий и дорогостоящий протокол обследования [95]. Все вышеперечисленные проблемы АлТц привели к развитию альтернативного метода пересадки β-клеток и ОПЖ - КсТц [68, 81, 97, 101, 179, 245, 260, 273, 308, 316, 321]. К тому же известно, что по эффективности КсТц ткани и клеток ПЖ не уступает АлТц [108, 219].

Филогенетически наиболее близким ксеногенным источником органов для трансплантации являются приматы. Однако присутствие у этих животных многих смертельно опасных для человека заболеваний, а также их относительно небольшая популяция не позволяет рассматривать этих животных как потенциальный источник ксеногенных органов и тканей [323]. В связи с этим, в последнее время в качестве перспективного донора для КсТц рассматриваются неонатальные поросята [273, 316, 321]. Выбор свиней для КсТц связан с относительной простотой их разведения; ограниченным риском зооноза; наличием в настоящее время свиней с нокаутной и генетически модифицированной наследственностью [217, 266]; практически неограниченным количеством трансплантационного материала [102, 323]. Кроме того, на протяжении многих лет основным препаратом, используемым для компенсации СД 1 типа, является свиной инсулин [55]. Изучение структуры инсулина разных видов животных показало, что наиболее близкими к человеку, по своему аминокислотному составу, является инсулин приматов, свиньи, собаки, кита и кролика [111]. Инсулин человека и свиньи является идентичным по химической, молекулярной структуре, а его метаболические характеристики и антигенные особенности подобны человеку [31, 101, 273, 308, 309]. В результате этого, трансплантация ПЖ, микрофрагментов или ОПЖ неонатальных поросят является альтернативой инсулинотерапии и АлТц при лечении СД 1 типа.

В литературе обсуждаются проблемы, связанные с возможной передачей реципиенту эндогенного ретровируса (PERV) свиней, что ограничивает использование КсТц [160, 267]. Однако до настоящего времени признаки вирусной трансмиссии не обнаружены у больных диабетом после введения им свиного инсулина или проведения КсТц свиных β-клеток, ОПЖ [179, 184]. Кроме того, использование иммуноизолирующих капсул, в которые заключают островки, снижает риск передачи PERV до минимума [208, 223, 298].

Трансплантация ПЖ на сосудистых связях сопровождается развитием иммунологического конфликта, который начинается немедленно при реперфузии трансплантата и уничтожает его в пределах от нескольких минут до нескольких часов. При этом в пересаженном органе происходят сложные морфо - физиологические изменения, приводящие к развитию отёка, интерстициального кровоизлияния, тромбоза мелких сосудов, инфильтрации активированными лимфоцитами и тромбоцитами трансплантата и в минимально короткие сроки ПЖ погибает [96, 124, 257].

Свободная трансплантация ОПЖ или β-клеток является перспективным способом лечения СД 1 типа и представляет собой многообещающий подход восстановления инсулиновой недостаточности [81, 110, 180, 239, 321], так как позволяет создать в организме реципиента эндогенное «функциональное депо» полноценных гормонов, способных поддерживать регуляцию метаболизма на физиологическом уровне и сохранять возможность полноценного физиологического обновления гормонального гомеостаза [53, 101, 102, 203, 214, 316].

Преимуществами клеточной трансплантации является то, что этот способ коррекции эндокринопатии является менее инвазивным, так как трансплантационный материал можно вводить с помощью шприца; донорский материал может быть пересажен гетеротопически без потери функции графта; возможны повторные трансплантации через определенный промежуток времени; с помощью низких температур можно создать «банки» трансплантационного материала [13, 26, 60, 102, 129, 158].

В 2000 году группа ученых из Эдмонтона, во главе с профессором Shapiro A., сообщили о проведении успешной АлТц ОПЖ 5 больным СД 1 типа, которая сопровождалась полной отменой инсулинотерапии. Эффективность описанного ими метода связана с тем, что каждый больной получал количество островков от 2-3 доноров, а для профилактики отторжения была использована комбинированная иммуносупрессивная терапии, основу которой составили антитела к СD25 (зенапакс), очень низкие дозы такролимуса (FK 506) и сиролимуса (рапамицина). У всех больных после АлТц ОПЖ уровень гликемии оставался в пределах нормы на протяжении 7,2 месяцев. Через несколько месяцев этими же учеными были представлены данные о проведении АлТц ОПЖ 7 больным СД 1 типа, при этом в качестве иммуносупрессантов использовали такролимус, сиролимус и антитела к рецепторам ИЛ-2 (даклизумаб) [293]. Однако эта комбинация иммуносупрессантов не идеальна, и имеет ряд недостатков. Например, сиролимус блокирует активацию и пролиферацию Т-клеток, ингибирует ИЛ-2 опосредованный путь трансдукции, при этом способен вызывать гиперлипидемию, тромбоцитопению, лейкопению, увеличивать активность трансаминаз в печени [161].

Существуют данные, согласно которым, КсТц культуры островковых клеток является достаточно эффективной при лабильном течении СД 1 типа и способствует восстановлению собственной β-клеточной массы ПЖ, сопровождаясь снижением потребности в инсулинотерапии на фоне стойкой компенсации углеводного обмена, о чем свидетельствует длительная нормогликемия, без возникновения гипогликемических состояний, которые часто проявляются при интенсивной инсулинотерапии [219, 316].

В 90-х годах в Швеции трансплантировали неинкапсулированные ОПЖ фетальных поросят и на 450 день после трансплантации отмечалось функционирование ксенотрансплантата, которое было определено по наличию свинного С-пептида в моче. Инкапсулированные ОПЖ свиньи трансплантировали в 2000 году в Мексике из 6 у 2 пациентов наблюдалось снижение инсулиновой потребности, которое сохранялось на протяжение двух лет после трансплантации [245]. На протяжении двух недель после трансплантации ОПЖ человека в селезенку у мышей с аллоксановым диабетом сохранялась нормогликемия, и осуществлялся нормальный биосинтез проинсулина и инсулина, о чём свидетельствовал высокий уровень С-пептида в плазме крови [169]. При изучении данных, полученных рядом авторов [83, 110], было выявлено, что трансплантация ОПЖ или β-клеток неонатальных кроликов в 90% случаев способствует снижению гликемии у реципиентов, поддержанию нормогликемии на протяжении 6-9 месяцев, регенерации и/или частичному восстановлению секреторной активности β-клеток в ПЖ, а также предупреждает развитие сосудистых и неврологических осложнений СД 1 типа.

Третьяк И.С. и соавторы описали отдаленные последствия трансплантации макроинкапсулированной культуры островковых клеток ПЖ плодов кроликов в сосудистое русло больных аутоиммунным СД. На 14-21 сутки после КсТц отмечалась постепенная стабилизация течения СД. Общее снижение инсулинопотребности у реципиентов в течение 1 года достигало 60-75%, оставаясь стабильным в течение последующих 2 лет, а повышение С-пептида и иммунореактивного инсулина свидетельствовало о функционировании ксенографта [97]. Трансплантацию макроинкапсулированных ОПЖ кроликов осуществляли в аорту собак с аллоксан – индуцированным диабетом без использования иммуносупрессии. Нормализация уровня глюкозы в крови у животных реципиентов отмечалась на 4-5 сутки после КсТц и сохранялась в течение 12 13 месяцев, при этом на 6 месяце после КсТц в капсуле были обнаружены структуры подобные островкам Лангерганса. [268, 269]. Однако КсТц культуры ОПЖ 3-месячных кроликов имела кратковременный гипогликемический эффект (7-10 суток) в организме крыс с аллоксановым диабетом [24]. Адекватная секреция инсулина в ответ на стимуляцию глюкозой отмечалась на протяжении 6 месяцев после АлТц микроинкапсулированных ОПЖ крысам со стрептозотоциновым диабетом [122].

В работе [308] исследовался механизм увеличения β-клеточной массы после КсТц 8-суточной культуры ОПЖ неонатальных поросят под капсулу почки мышам со стрептозотоциновым диабетом. При этом было отмечено, что на 20 сутки после КсТц β-клеточная масса и содержание инсулина в крови животных были в 20 раз выше, чем в 8-суточной культуре ОПЖ. На 7 сутки после трансплантации ОПЖ взрослых свиней обезьянам с экспериментальным СД наступала потеря ксенографта, что было связано с развитием иммунной реакции в организме животных – реципиентов [164].

В условиях in vitro при 95% О₂ островки крыс могут агрегировать в мегаостровки, которые способны переживать в культуре на протяжении 7 суток. Трансплантация мегаостровков крыс под капсулу почки мышей с экспериментальным диабетом способствует поддержанию нормогликемии на протяжении 7 суток, однако, введение животным - реципиентам антилимфоцитарной сыворотки мышей и лимфоцитов крыс продляет выживание ксенографта до 70 суток [217].

Таким образом, анализ отечественной и зарубежной литературы показал возможность успешного лечения СД 1 типа путём трансплантации ОПЖ. Однако, результаты функционирования трансплантатов ОПЖ различаются по срокам выживания в организме реципиента в зависимости от вида донора, способа получения и введения ОПЖ. Сокращение сроков функционирования трансплантата является следствием развития отторжения [106, 124, 272]. Следует отметить тот факт, что ОПЖ являются неваскуляризированными, то есть не содержат эндотелиальных клеток, поэтому не могут вызывать гиперострого отторжения, но за счёт развития острого отторжения неваскуляризированные трансплантаты теряют свою функцию в течение нескольких недель или месяцев посттрансплантационного периода [3, 92, 257].

Известно, что соответствующая предтрансплантационная обработка донорского материала может снизить его иммуногенность, в результате чего может происходить длительное выживание трансплантата в организме реципиента [13, 26, 44, 101, 129]. Установлено, что культивирование β-клеток или ОПЖ является эффективным способом снижения иммуногенности и продления сроков функционирования трансплантата, так как в отличие от применения иммуносупрессантов, воздействует непосредственно на графт, способствуя элиминации антиген-представляющих клеток трансплантата [44, 129, 211]. В процессе культивирования островков при высоких концентрациях глюкозы разрушается основная масса экзокринных клеток [31, 125, 231, 300]. В том числе, одним из эффективных способов защиты трансплантата от иммунной агрессии является использование для трансплантации иммунопривилегированных органов или зон [126, 207, 299]. Исходя из вышесказанного, мы считали целесообразным в нашей работе проанализировать, как сайты трансплантации ОПЖ влияют на течение СД в эксперименте, чему и посвящён следующий раздел.