間充質干細胞治療1型糖尿病的免疫調節機制研究進展

吳 舟，張雙雙(綜述)，陳 宏(審校)

(1.南方醫科大學第二臨床醫學院，廣州510282;2.南方醫科大學附屬珠江醫院內分泌與代謝病科，廣州510282)

1型糖尿病(type 1 diabetes mellitus，T1DM)是一種由T細胞介導的自身免疫性疾病，以胰島β細胞被破壞為特征，從而引起血糖升高，既往曾稱為胰島素依賴型糖尿病［1］。治療T1DM的理想方法應能保護殘存的胰島β細胞數量和功能，保護移植的胰島細胞不受自身免疫攻擊［2］。間充質干細胞(mesenchymal stem cells，MSCs)是一類具有特殊免疫調節作用的干細胞，它可以產生一系列細胞因子，作用于抗原呈遞細胞、T細胞和自然殺傷細胞等免疫細胞而抑制機體免疫功能的發揮［3］。目前已證明，MSCs在同種異基因胰島移植中可抑制異體免疫反應，減輕移植相關的排斥反應，并明顯延長胰島的存活期［4］。MSCs成為廣為關注的有可能在抗移植排斥和自身免疫性疾病治療中最有應用潛能的工具細胞［5-6］。有大量旨在闡明MSCs治療T1DM中作用機制的實驗研究先后開展，相應地提出了多個假說。現就近來報道的關于MSCs治療T1DM免疫調節機制的相關文獻進行簡要綜述。

1 MSC抑制T細胞免疫反應途徑，阻止T1DM自身免疫發展

T淋巴細胞對胰島的浸潤和破壞是T1DM發病的中心環節，MSC可以通過抑制T細胞的活化和增殖來抑制T細胞參與的β細胞破壞的自身免疫過程。Madec等［7］研究發現可能是因為MSCs能更早地遷移到胰淋巴結內，阻止致病性的T細胞進入胰島，從而阻止糖尿病的發生。MSCs的遷移能夠阻止致病性的T細胞減少調節性T細胞(regulatory T cells，Tregs)的數量，抑制胰島素增殖和自體移植物引起的反應。并且MSCs能誘導分泌白細胞介素 (interleukin，IL)-10的FOXP3+T細胞的產生。Urbán等［8］在糖尿病鼠的研究結果強烈提示，MSCs能抑制T細胞對新形成的β細胞介導的免疫反應，使其周圍免疫環境改變時β細胞得以存活，從而阻止T1DM的發展。MSC抑制T細胞的活化與增殖可能通過多種方式來實現，如通過釋放細胞因子來間接或直接調控T細胞相關性受體或配體，以及經與靶細胞相互間接觸來抑制T細胞活化與增殖。

目前體外實驗已證實MSC通過分泌免疫抑制因子，如肝細胞因子、轉化生長因子β1、吲哚胺2，3-過氧化酶(indoleamine 2，3，dioxygenase，IDO)、一氧化氮［9］、地諾前列酮［10］、IL-10發揮抑制T淋巴細胞增殖的作用。MSC可通過活化的T細胞分泌的干擾素γ (interferon，IFN-γ)正性調節MSC分泌的IDO，從而達到抑制T細胞增殖的目的。MSC還能通過分泌基質金屬蛋白酶來抑制T細胞增殖［11］。基質金屬蛋白酶能裂解T細胞胞外白細胞介素2受體α(IL-2 receptor α，IL-2Rα)，使IL-2的生成減少，從而抑制T細胞活化［12］。

2 MSC誘導輔助性T細胞的分化偏移發揮免疫調節作用

目前認為Th1/Th2細胞功能失衡是T1DM發病機制的重要因素，Th1細胞及其分泌的IFN-γ、IL-2、腫瘤壞死因子(tumor necrosis factor，TNF)β等細胞因子對胰島β細胞具有損傷作用，Th2細胞及其分泌的IL-4、IL-5、IL-6、IL-10等細胞因子具有保護作用。這兩種細胞通過所分泌的細胞因子相互制約，處于動態平衡狀態。對于T1DM患者來說，若體內Th1/ Th2細胞群功能失衡，前者強于后者，會導致胰島β細胞的損傷，胰島素的缺乏。

近來證實MSCs可以分泌細胞因子誘導Th1/ Th2細胞群的失平衡，使其向具有抗炎性反應的Th2細胞群轉化［13］。它可以抑制Th1細胞產生的細胞因子的表達和上調Th2產生的細胞因子的表達。靜脈滴注MSCs引起Th1分泌細胞因子減少，特別是IFN-γ和TNF-α;MSCs通過促進IL-10的分泌，抑制Th1和自然殺傷細胞釋放 IFN-γ，促進 Th2分泌 IL-4［10］。Fiorina等［14］將BALB/c-MSC小鼠和NOD小鼠作為對照，發現前者能表達更高水平的負性PD-L1分子，以此可以促進向Th2細胞群的轉化，而且來自NOD小鼠的MSCs可以阻止處在糖尿病前期的小鼠發展為糖尿病。

3 MSC通過調控Tregs發揮免疫調控作用

Tregs是T細胞的一種特殊亞群，能表達轉錄因子FOXP3［15］和抑制自身反應性T細胞［16］，降低免疫反應，從而調控自身免疫性疾病，對維持內環境穩定和自我免疫耐受有著重要作用。在T1DM患者和NOD小鼠模型的研究都表明，數量降低和功能異常的Tregs都與T1DM的發病原因密切相關［17-18］。

Di等［18］發現 MSC通過下調能抑制 FOXP3的CD127分子，以促進FOXP3表達，進而募集Tregs、調節并維持Tregs的表型和功能，從而達到免疫抑制功能。自體來源的大鼠骨髓MSC移植不僅可以促進胰島中胰島素的分泌，還能促進外周T細胞分泌IL-10，增加外周血中的的數量，從而維持血糖穩定較長時間［19］。Prevosto等［20］認為Tregs可以放大MSC的免疫抑制作用。Patel等［21］證實在BMSCs與外周血單核細胞共培養體系中，BMSCs分泌的轉化生長因子β1能增加Tregs的數量。MSC能通過分泌IDO來促進Tregs生成，因為IDO能促進Tregs的產生［22］。

4 MSC通過與多種免疫活性細胞相互作用發揮免疫調節作用

B淋巴細胞、DC等免疫活性細胞在T1DM的發病機制中同樣發揮重要作用。B細胞侵入胰島并發揮抗原呈遞細胞的作用，聚集其他免疫活性細胞至胰島并分泌腫瘤壞死因子及其他炎性因子還有自身抗體，從而直接導致胰島細胞的破壞。DC抑制T1DM的發生需要表達糖尿病特異性抗原［23-24］。DC能分泌TNF-α等細胞因子促進胰島炎性反應，同時也發揮抗原呈遞的作用。胰島細胞TNF-α表達的上調可以導致NOD小鼠T1DM的發生和發展［25］。

MSC分泌多種因子與B細胞、DC細胞等免疫活性細胞相互作用，形成一種相互交錯的復雜關系，發揮其免疫調節作用。Abdi等［26］認為MSCs不僅可以調控DC的功能從而間接控制糖尿病的發生，還可以調節T細胞功能，糾正B淋巴細胞和自然殺傷細胞的功能異常。

Steptoe等［27］將表達自身抗原的未成熟DC轉移給NOD鼠，其T1DM被阻止。MSC不僅可以抑制單核細胞分化為DC，還可以通過降低CD83表達和調節細胞因子來抑制DC的成熟，如TNF-α下調和IL-10上調等。Glennie等［28］發現MSCs能通過產生轉化生長因子β下調或阻斷IL-7來抑制B細胞的增殖分化。Corcione等［29］研究也發現MSCs有抑制B細胞的作用，主要通過使B淋巴細胞停留在G0/G1期來抑制其增殖。此外，當MSCs與B淋巴細胞共培養時，B淋巴細胞產生的IgM、IgG和IgA明顯下降。

5 小結

各種淋巴細胞及DC細胞對T1DM胰島炎的發生和胰島β細胞損傷起著不同的作用，而MSC能抑制T細胞和B細胞增殖活化、平衡Th1/Th2細胞群、誘導Tregs產生、抑制樹突狀細胞成熟，在誘導免疫耐受等方面可能對T1DM可以起到有效積極的預防和治療作用。

然而，盡管 MSCs顯示出抗移植排斥和治療T1DM的巨大潛能，但目前MSCs在誘導機體免疫耐受的理論仍不成熟，很多結論尚停留在推論的范疇，對MSCs的研究仍處于實驗研究階段，需要大規模的樣本驗證，離臨床應用還有很長一段距離。此外，因為實驗條件及MSCs的來源不同，MSCs對各種免疫細胞的抑制作用可能得出不同的結論，細胞治療國際協會對人類MSCs的來源提出了基本標準，日后相關的研究應當遵循指導方針［30］。但是MSCs針對T1DM發病原因提供了治療方案，如果能明確MSCs的免疫抑制機制，并與臨床研究相結合運用，相信MSCs可以為T1DM治療帶來新的希望。

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