Понимание трансплантации островковых клеток

Трансплантация островковых клеток представляет собой мощный терапевтический вариант для избранных пациентов с диабетом 1 типа, которые испытывают хрупкий контроль глюкозы и тяжелую гипогликемию. Процедура включает в себя изолирование инсулин-секретирующих бета-клеток из мертвой донорской поджелудочной железы с использованием ферментативного пищеварения и очистки плотности, с последующей инфузией в портальную вену реципиента. После введения в печень островки приживляют и начинают выделять инсулин в ответ на глюкозу, частично восстанавливая эндогенную гликемическую регуляцию. Протокол Эдмонтона, впервые опубликованный в 2000 году, продемонстрировал, что безглюкокортикоидный иммуносупрессивный режим может обеспечить устойчивую независимость инсулина у многих реципиентов. Однако долгосрочное наблюдение из Совместного реестра трансплантации островков подтверждает, что большинство пациентов в конечном итоге требуют дополнительного инсулина, хотя тяжелые гипогликемические события заметно снижаются. Несмотря на эти ограничения, трансплантация островков резко улучшает качество жизни, снижает заболеваемость, связанную с диабетом, и остается ценным лечением для тщательно отобра

Роль иммунодепрессантов

Долгосрочная выживаемость трансплантированных островков находится под угрозой двух различных иммунных процессов: аллоредекции, при которой Т-клетки-реципиенты распознают донорские антигены, и рецидивирующего аутоиммунитета, при котором возрождается ранее существовавший аутоиммунный ответ против бета-клеток. Иммуносупрессивные препараты незаменимы для смягчения обоих путей. Иммуносупрессивные препараты препятствуют активации лимфоцитов, пролиферации и эффекторной функции, в первую очередь, нацеливаясь на Т-клетки, опосредующие клеточный отторжение. Без адекватной иммуносупрессии разрушение трансплантата обычно происходит в течение нескольких дней до нескольких недель. Центральной задачей является достижение достаточного подавления иммунитета для защиты островков при сохранении достаточной иммунокомпетентности для предотвращения серьезных инфекций и злокачественных новообразований. Современные иммуносупрессивные протоколы эволюционировали, чтобы сбалансировать эти конкурирующие требования с помощью комбинированной терапии и индивидуализированного дозирования.

Механизмы отказа и цели иммуносупрессии

Отторжение начинается, когда донорские антигены обрабатываются антигенпрезентирующими клетками реципиента (APC) и представляются наивным Т-клеткам во вторичных лимфоидных органах. Для полной активации Т-клеток необходимы кассимулятивные сигналы, такие как связывание CD28 с CD80 или CD86. Активированные Т-клетки затем пролиферируют, дифференцируются в цитотоксические эффекторы и производят воспалительные цитокины, которые рекрутируют врожденные иммунные клетки. Иммуносупрессивные препараты прерывают этот каскад в нескольких точках: ингибиторы кальциневрина (такролимус, циклоспорин) блокируют транскрипцию интерлейкина-2 и других цитокинов путем ингибирования ядерной транслокации NFAT; ингибиторы mTOR (сиролимус, эверолимус) подавляют пролиферацию, обусловленную фактором роста; антипролиферативные агенты (микофенолат мофетил) ингибируют синтез де новопурина в лимфоцит

Часто используемые иммуносупрессивные препараты при трансплантации островков

В современных протоколах используется двухфазный подход: индукционная терапия, проводимая периоперально, чтобы притупить ранний иммунный ответ, а затем поддерживающая терапия, продолжающаяся бесконечно, чтобы предотвратить хронический отторжение.

Индукционные агенты

Антитимоцитный глобулин (ATG): Препарат поликлональных антител, полученный от кроликов (или лошадей), который истощает Т-клетки посредством комплементозависимого лизиса и опсонизации. ATG вводится внутривенно в течение нескольких дней, начиная с момента трансплантации. Он очень эффективен при снижении начальной волны отторжения, но инфузионные реакции (лихорадка, суровость, лейкопения) являются общими, а глубокая лимфопения увеличивает риск оппортунистических инфекций, особенно цитомегаловируса (ЦМВ).

Basiliximab: Химерное моноклональное антитело, направленное против альфа-цепи рецептора IL-2 (CD25), экспрессируемое на активированных Т-клетках. Блокируя связывание IL-2, базиликсимаб предотвращает пролиферацию Т-клеток, не вызывая широкого истощения лимфоцитов. Как правило, хорошо переносится, с меньшим количеством инфузионных реакций и менее глубокой иммуносупрессией, чем ATG, что делает его предпочтительным индукционным агентом у пациентов с более низким иммунологическим риском.

Алемтузумаб: Гуманизированное моноклональное антитело, нацеленное на CD52, поверхностный антиген, экспрессируемый на Т- и В-клетках, естественных киллерах и моноцитах.Алемтузумаб производит быструю и устойчивую лимфопению, часто длящуюся много месяцев. Хотя он эффективен в предотвращении отторжения, связанный с ним риск заражения выше, и он используется реже в островковых протоколах. Некоторые центры используют его только для реципиентов высокого риска, таких как те, у кого была предыдущая сенсибилизация или ретрансплантация.

Агенты по техническому обслуживанию

Ингибиторы кальциневрина (CNI):] Такролимус и циклоспорин связываются с внутриклеточными иммунофилинами (FKBP12 и циклофилин соответственно) и ингибируют кальцийзависимую фосфатазу, необходимую для ядерного фактора дефосфорилирования активированных Т-клеток (NFAT). Это предотвращает проникновение NFAT в ядро и стимулирование транскрипции IL-2, IL-4 и других цитокинов. Такролимус является CNI выбора в большинстве островковых программ, поскольку он демонстрирует большую потенцию и более благоприятный метаболический профиль относительно функции бета-клеток. Тем не менее, CNI являются по своей сути диабетогенными: они ухудшают секрецию инсулина бета-клетками и способствуют резистентности к инсулину в периферических тканях. Хроническое использование CNI также вызывает нефротоксичность, что особенно касается пациентов с диабетом, у которых часто есть ранее существовавшие нарушения функции почек. Стратегии снижения дозы и терапевтический мониторинг лекарств необходимы для

mTOR ингибиторы: Сиролимус и эверолимус связываются с FKBP12 и ингибируют механическую мишень рапамицина (mTOR), серин/треонинкиназу, которая интегрирует сигналы фактора роста и регулирует прогрессирование клеточного цикла. Блокируя пролиферацию Т-клеток в ответ на IL-2, ингибиторы mTOR действуют синергически с CNI. Сиролимус был краеугольным камнем протокола Эдмонтона и до сих пор используется во многих схемах обслуживания, часто в сочетании с низкодозированным такролимусом для снижения воздействия CNI. Однако сиролимус связан с язвами полости рта, гиперлипидемией, тромбоцитопенией и замедленным заживлением ран. Эверолимус с более коротким периодом полураспада набирает популярность в качестве альтернативы.

Антипролиферативные агенты:] Микофенолат мофетил (MMF) и его активный метаболит микофеноловая кислота селективно ингибируют инозинмонофосфатдегидрогеназу, фермент, необходимый для синтеза нуклеотидов де новогуанозина в лимфоцитах. Этот фермент блокирует пролиферацию Т- и В-клеток без нефротоксичности CNI. MMF часто используется в качестве компонента поддерживающей терапии наряду с такролимусом, что позволяет снизить дозы CNI. Общие побочные эффекты включают непереносимость желудочно-кишечного тракта (диарея, тошнота), лейкопения и анемия.

Кортикостероиды: Преднизолон и метилпреднизолон оказывают широкое противовоспалительное действие посредством ингибирования ядерного фактора каппа B (NF-κB) и индукции апоптоза лимфоцитов. Однако кортикостероиды сильно диабетогенны — они нарушают секрецию инсулина, способствуют глюконеогенезу и вызывают резистентность к инсулину. При трансплантации островков использование стероидов минимизируется или полностью устраняется для защиты функции бета-клеток. Протоколы без стероидов в настоящее время стандартны, хотя краткосрочные низкодозированные стероиды могут использоваться для острых эпизодов отторжения или в качестве антиеметической терапии.

Индукция vs. поддерживающая терапия

Индукционная терапия обеспечивает короткий, но интенсивный период иммуносупрессии сразу после трансплантации, когда аллореактивность и риск острого отторжения являются самыми высокими. Выбор индукционного агента зависит от иммунологического профиля риска реципиента. Реципиенты с низким риском (первая трансплантация, низкопанельные реактивные антитела) часто получают базиликсимаб, в то время как пациентам с более высоким риском (предварительная трансплантация, сенсибилизация, аутоиммунные сопутствующие заболевания) могут быть назначены ATG. Поддерживающая терапия затем инициируется с комбинацией агентов, обычно такролимус плюс MMF или такролимус плюс сиролимус. Уровни препарата контролируются для достижения целевых концентраций желоба - например, такролимусные желоба 5-10 нг/мл в первый год, затем сужаются до 3-6 нг/мл у стабильных пациентов. Цель состоит в том, чтобы использовать самые низкие эффективные дозы, которые поддерживают функцию трансплантата при минимизации токсичности. Многие центры также включают ежегодные оценки

Проблемы и соображения

Долгосрочная иммуносупрессия несет существенные риски, которые должны тщательно контролироваться в координации с пациентом.

инфекции

Иммуносупрессия повышает восприимчивость к широкому спектру инфекций. Общие вирусные патогены включают цитомегаловирус (CMV), полиомавирус BK и вирус Эпштейна-Барра (EBV); последний может приводить к посттрансплантическому лимфопролиферативному расстройству (PTLD). Бактериальные инфекции, особенно инфекции мочевыводящих путей, пневмония и раневые инфекции, также увеличиваются. Грибковые инфекции, такие как оральный кандидоз и инвазивный аспергиллез, встречаются у пациентов с более сильным иммуносупрессивным синдромом. Стандартная профилактика включает валганцикловир для ЦМВ (особенно у CMV-серонегативных реципиентов с серопозитивными донорами), триметоприм-сульфаметоксазол для Pneumocystis jirovecii и противогрибковые агенты в случаях высокого риска , а также мониторинг вирус

Злокачественность

Нарушенное иммунное наблюдение при иммуносупрессии повышает риск некоторых видов рака. Наиболее распространены рак кожи (карцинома плоскоклеточных клеток, карцинома базальных клеток), за которыми следуют неходжкинская лимфома (часто связанная с EBV) и саркома Капоши. Кумулятивное иммуносупрессивное воздействие коррелирует с риском рака, поэтому сведение к минимуму доз препарата с течением времени является разумным. Получатели должны проходить ежегодные дерматологические обследования, плановый скрининг рака и прививки в зависимости от обстоятельств (избегание живых вакцин). PTLD управляется путем снижения иммуносупрессии, введения ритуксимаба и, при необходимости, химиотерапии.

Нефротоксичность

Ингибиторы кальциневрина вызывают афферентное артериолярное сужение, трубчатое повреждение и прогрессирующий интерстициальный фиброз. У реципиентов островковой трансплантации с ранее существовавшей диабетической нефропатией токсичность CNI может ускорить снижение функции почек. Стратегии сохранения функции почек включают использование более низких целевых показателей CNI, объединение CNI с MMF для снижения дозы и переход на ингибиторы mTOR, когда это возможно. Регулярный мониторинг креатинина сыворотки и расчетная скорость клубочковой фильтрации (eGFR) наряду с анализом мочи на протеинурию являются стандартными.

Метаболические эффекты

Иммунодепрессанты могут подрывать тот самый гликемический контроль, который они стремятся сохранить. Сиролимус часто вызывает гиперлипидемию, требующую терапии статинами. Такролимус связан с новым началом диабета после трансплантации (NODAT) и гипертонией. Кортикостероиды при использовании ухудшают все метаболические параметры. Эти эффекты требуют проактивного управления с помощью липидоснижающих агентов, антигипертензивных средств и иногда сенсибилизаторов инсулина, таких как метформин (хотя метформин часто используется осторожно из-за потенциального нарушения функции почек). Регулярный мониторинг липидных профилей натощак, артериального давления и HbA1c имеет важное значение.

Взаимодействие наркотиков

Многие иммунодепрессанты метаболизируются печеночным цитохромом P450 3A4 (CYP3A4). Сопутствующие лекарства, которые индуцируют CYP3A4 (например, рифампин, фенитоин, зверобой), могут снизить уровень лекарств и ускорить отторжение. Ингибиторы (например, азоловые противогрибковые препараты, макролиды, грейпфрутовый сок) могут повышать уровни и вызывать токсичность. Клиницисты должны тщательно проверять все лекарства, включая безрецептурные и растительные продукты, и соответствующим образом корректировать дозы иммунодепрессантов. В этих сценариях критически важен терапевтический мониторинг лекарств.

Балансировка иммуносупрессии: мониторинг и таперирование

Оптимальная иммуносупрессия требует индивидуального управления дозами, информированного терапевтическим мониторингом лекарственных средств. У стабильных пациентов с устойчивой функцией трансплантата (C-пептид-позитивная, нормогликемия или близкая к нормогликемии, нет тяжелой гипогликемии) многие центры пытаются постепенно уменьшить иммунодепрессанты, чтобы свести к минимуму долгосрочную токсичность. Свертывание должно быть осторожным, поскольку острый отторжение может произойти даже через годы после трансплантации, что приводит к необратимой потере трансплантата. Новые биомаркеры, такие как донор-специфические антитела (DSA), профили экспрессии генов в периферической крови и иммунофункциональные анализы изучаются для лучшей стратификации риска отторжения и выявления кандидатов на минимизацию иммуносупрессии. Протокольные биопсии печени (где находятся островки) иногда выполняются в исследовательских условиях, но не являются обычной клинической практикой.

Будущие направления

Значительные исследования направлены на снижение или устранение необходимости пожизненной иммуносупрессии при трансплантации островков.

Иммунная толерантность индукция

Смешанный химеризм — состояние, в котором сосуществуют донорские и реципиентные гемопоэтические клетки — был достигнут на животных моделях и ранних испытаниях на людях. Котрансплантация донорского костного мозга или гемопоэтических стволовых клеток может перевоспитать иммунную систему реципиента, чтобы распознать донорские островки как себя. Этот подход имеет потенциал для установления донорской специфичной толерантности, позволяющей выживанию трансплантата без продолжающейся иммуносупрессии. Однако требуемые схемы кондиционирования несут риски заболевания трансплантата против хозяина и глубоких цитопений, а долговечность толерантности остается неопределенной. Клинические испытания продолжаются.

Технология инкапсуляции

Устройства микроинкапсуляции и макроинкапсуляции заключают островки в полупроницаемые мембраны, которые позволяют диффузию глюкозы, инсулина и кислорода, исключая при этом иммунные клетки и большие антитела. Гидрогели, такие как альгинат, были основными материалами, но реакции инородного тела (фиброз) имеют ограниченную долгосрочную функцию. Недавние достижения включают антифибротические покрытия, использование триазолмодифицированных альгинатов и извлекаемые макроустройства, которые можно объяснить при необходимости. Несколько ранних фаз клинических испытаний тестируют инкапсулированные островки без системной иммуносупрессии, хотя достижение адекватного снабжения кислородом и устойчивой иммунной защиты остаются значительными препятствиями.

Целенаправленная иммунотерапия

Костимулирующие блокадные агенты, такие как белатакепт (CTLA-4-Ig) и анти-CD40L антитела, предлагают более селективную модуляцию активации Т-клеток по сравнению с ингибиторами кальциневрина. Белатакепт одобрен для трансплантации почки и исследуется в островковых протоколах. Он, по-видимому, обладает меньшей нефротоксичностью и более низкой частотой метаболических побочных эффектов. Ранние результаты показывают, что он может поддерживать функцию трансплантата при использовании в рамках режима CNI-спарения. Другие перспективные агенты включают алефалепт (анти-CD2) и экулизумаб (анти-C5) для повреждения, опосредованного комплементом.

Генная редактирование и стволовые клетки-производные островки

Технология CRISPR-Cas9 позволяет точно редактировать геном. Исследователи разрабатывают донорские островки или бета-клетки, полученные из стволовых клеток, для экспрессии иммуноуклоняющих молекул (например, PD-L1, CTLA-4, CD47), которые ингибируют активацию Т-клеток или способствуют толерантности. Альтернативно, отредактированные генами островки, лишенные основных комплексов гистосовместимости (MHC) класса I, могут уклоняться от прямого распознавания. Индуцированные плюрипотентные стволовые клетки (iPSC), полученные из собственных клеток пациента и дифференцированные в бета-клетки, могут полностью устранить как аллореекция, так и рецидивирующий аутоиммунитет. В то время как остаются значительные проблемы, включая обеспечение последовательной дифференциации, предотвращение образования тератомы и предотвращение аутоиммунного разрушения, прогресс в этой области быстро ускоряется.

Важность выбора и соблюдения пациентом

Не каждый пациент с диабетом 1 типа является кандидатом на трансплантацию островков. Идеальные кандидаты проявляют тяжелую гипогликемию, рецидивирующий диабетический кетоацидоз или экстремальную гликемическую лабильность, несмотря на оптимизированную медицинскую терапию. Они должны иметь адекватную функцию почек (eGFR > 30 мл / мин / м2, часто > 40 мл / мин на практике), сохраненный сердечно-сосудистый статус и отсутствие активных инфекций или злокачественных новообразований. Психосоциальная оценка имеет решающее значение: кандидаты должны демонстрировать понимание рисков иммуносупрессии, приверженность пожизненному соблюдению лекарств и способность посещать частые последующие визиты. Несоблюдение иммуносупрессии является ведущей причиной поздней потери трансплантата. Всестороннее образование о побочных эффектах лекарств, взаимодействиях лекарств и признаков инфекции и отторжения должно быть предоставлено пациентам и лицам, осуществляющим уход. Многопрофильная команда - включая врачей-трансплантологов, эндокринологов, диетологов и социальных работников - имеет важное значение для оптимизации долгосрочных результатов.

Заключение

Иммунодепрессанты остаются основой трансплантации островковых клеток, что позволяет выживать трансплантатам и дает значительные клинические преимущества пациентам с трудно управляемым диабетом 1 типа. Текущие схемы эффективно снижают острые показатели отторжения, но они несут значительные побочные эффекты - инфекции, злокачественность, нефротоксичность и метаболические расстройства - которые требуют тщательного мониторинга и индивидуализированной корректировки дозы. Новые стратегии, такие как индукция иммунной толерантности, инкапсуляция, целенаправленная иммунотерапия и генетически модифицированные стволовые клетки -производные островки обещают уменьшить или устранить необходимость хронической иммуносупрессии. На данный момент необходимо соблюдать тонкий баланс между предотвращением отторжения и минимизацией вреда, руководствуясь текущими клиническими исследованиями и тесным сотрудничеством с информированными пациентами. По мере развития области трансплантация островков может стать более безопасной и более широко доступной, что еще больше улучшит жизнь людей, живущих с тяжелым диабетом 1 типа.

Читать далее: