1型糖尿病與自身免疫機制研究的新進展

2014-03-08 01:56:23趙士峰方彭華綜述史明儀張真穩審校

醫學綜述 2014年16期

趙士峰，方彭華(綜述)，史明儀，張真穩※(審校)

(1.南京中醫藥大學翰林學院,江蘇泰州 225300； 2.揚州大學臨床醫學院內分泌科,江蘇揚州 225001)

1型糖尿病(type 1 diabetes mellitus,T1DM)占糖尿病發病的10%左右。主要特點是發病年齡小，臨床癥狀重，常伴有酮癥酸中毒和低血糖昏迷等嚴重并發癥。T1DM一般病情來勢急驟，口渴、多飲、多尿、多食以及乏力消瘦，體質量急劇下降等癥狀十分明顯，外周血中可出現胰島自身抗體和胰島細胞抗體陽性，有的人發病一開始就出現酮癥酸中毒或低血糖昏迷。T1DM用口服降糖藥物控制無效，靠胰島素控制血糖，且終身胰島素治療以維持生命。近年來，隨著生活水平提高以及環境因素的影響，T1DM 在全球呈明顯上升趨勢。T1DM發病機制主要由免疫介導的胰島β細胞的選擇性破壞所致，也與遺傳、環境因素和病毒感染有關,導致胰島β細胞部分或完全凋亡而引起胰島素分泌量絕對不足,以致醣類、脂肪和蛋白質不能有效代謝。現就近年來與T1DM發病相關的特異性細胞免疫、自然殺傷細胞、基因易患性、環境因素及病毒感染的研究進展進行闡述。

1 T1DM與淋巴細胞

1.1T1DM與B淋巴細胞的關系人類白細胞抗原(human leucocyte antigen，HLA)存在于體內多種細胞中，包括胰腺B細胞，可以幫助識別自體組織與非自體組織。HLA有多個位點，每個位點又有多個等位基因:A、B、C、DR和DQ。正常人HLA-DQ基因上的特定位置是天冬氨酸。大多數T1DM患者基因在這個位置上是另外一種氨基酸。HLA關鍵位置上天冬氨酸的缺乏可能會刺激免疫系統攻擊胰島β細胞。這個發現為預測兒童是否會發展為T1DM，以及采用化學方法控制不正常的HLA-DQ，預防免疫系統攻擊自身β細胞的發生奠定了重要基礎。

T1DM患者體內的胰島β細胞被錯誤地標記為外來物，刺激輔助T淋巴細胞召集大量B淋巴細胞對胰島β細胞進行攻擊，導致胰島β細胞的損傷，進而影響胰島素的分泌。胰島β細胞自身抗原暴露也可激活B細胞，分泌谷氨酸脫羧酶抗體、胰島細胞抗體(islet cell antibodies,ICA)、胰島素自身抗體(insulin auto antibodies,IAA)、酪氨酸磷酸酶樣蛋白質分子(IA-2)和IA-2β抗體等。70%～80%T1DM兒童體內有ICA，50%最終患糖尿病的人體內有IAA，它們可先于病癥發生5年,甚至更久出現。并不是所有ICA或IAA陽性的人都會發展為糖尿病，一些沒有血糖異常的人也會出現ICA或IAA陽性。在T1DM的發病初期，B細胞是關鍵的抗原呈遞細胞。缺乏B細胞的非肥胖性糖尿病(no obesity diabetes，NOD)小鼠，胰島β細胞中單核細胞浸潤顯著減少，胰島炎性反應顯著下降，糖尿病發病率降低。另外，B細胞還能夠促進CD8+T細胞轉化為細胞毒性T細胞，加速T1DM的進程[1]。

1.2T1DM與T淋巴細胞的關系在T1DM發病過程中，B淋巴細胞的迅速增加誘導T淋巴細胞數量增多。T細胞主要是通過分泌細胞因子而發揮作用，包括干擾素γ(interferon，IFN-γ)、白細胞介素(interleukin，IL)1、IL-2、IL-17 、IL-35和腫瘤壞死因子(tumor necrosis factor-α，TNF)α等促炎性因子，介導細胞免疫及誘導炎癥，損傷β細胞進而引起T1DM。T淋巴細胞對胰島β細胞的浸潤及其分泌的細胞因子在T1DM的發病過程中發揮著重要作用。T1DM患者體內活躍的T淋巴細胞數量增多，T淋巴細胞的作用和數量異常。

T1DM發病過程受到多種T淋巴細胞及其生物活性物質調控。首先，抑制性T淋巴細胞(Tregs)可抑制自身免疫反應、腫瘤細胞及非自身抗原。輔助性T細胞(Th細胞)分泌IL-2能夠促進Foxp3-CD4+Tregs的增殖，使Tregs的數量及其表面相關蛋白表達增加，導致Tregs的抑制作用顯著增強。研究發現，T1DM發病過程中，Th1細胞分泌IL-2顯著減少，IL-2功能作用顯著減弱，導致Tregs功能障礙，從而加重T1DM病情[2-3]。胰島素樣生長因子1過表達小鼠，Tregs水平顯著增加，從而抑制T1DM的進程[4]。其次，IL-1對β細胞具有潛在的干預作用，基因剔除或藥物阻斷IL-1受體，T1DM的發病率可以顯著降低，提示IL-1參與T1DM的發病過程[5-6]。機體炎癥條件下，IL-1和IFN-γ、TNF-α產生協同作用，促進致糖尿病性T細胞的增殖和誘導活性氧類產生氧化應激反應，抑制胰島素的分泌和促進胰島β細胞凋亡[7-8]。再者，通過對T1DM患者外周血的檢測，發現IL-17介導的CD8+T細胞和IL-33介導的IFN-γ、IL-17和TNF-α能夠促進胰島β細胞凋亡，加重T1DM的病程[9-10]；IL-4和IL-10能夠抑制Th1細胞產生的促炎癥因子，緩解T1DM的發病過程。實驗表明，給予CD28分子抗體能夠顯著增強浸潤胰島的Th2細胞分泌IL-4的能力，從而有效預防和降低T1DM的發生率[11]。IL-10通過誘導Tregs增殖，發揮抗炎效應，抑制T1DM發病過程[12]。TNF-α參與多種導致T1DM的過程。TNF-α能夠與IL-1、IFN-γ等發揮協同炎性反應，與轉錄因子叉頭框蛋白O1、IL-6、髓過氧化物酶及IL-2發生耦合致炎作用等[7-8,13]。T1DM發病早期TNF-α的水平顯著升高[14]。值得注意的是，IL-10和胰島素之間具有協同作用。動物實驗表明，IL-10和胰島素聯合能夠有效降低NOD小鼠的發病率[15]。最后，近期研究發現，RIP(rat insulin promoter)-IL35轉基因NOD小鼠，IL-35能夠顯著降低胰島中CD4+和CD8+T細胞的數量，尤其減少葡萄糖-6-磷酸酶催化亞基相關蛋白特異性CD8+T細胞浸潤，提示IL-35在T1DM中發揮潛在的治療作用[16]。在T1DM的發病過程中，ZnT8(zinc transporter 8)是CD8+T細胞識別的主要自身抗原[17-18]。

1.3T1DM與自然殺傷細胞的關系自然殺傷(natural killer cell，NK)細胞由骨髓淋巴樣干細胞發育形成，介導細胞毒性反應無需抗原刺激。活化的NK細胞可通過分泌IFN-γ、TNF-β、IL-2、粒細胞-巨噬細胞集落刺激因子、IL-5、IL-10、IL-13及IL-16等細胞因子等發揮免疫調節反應[11,19]。研究發現，NOD小鼠的胰島中NK細胞的增加與T1DM發病關系密切[20]。NK細胞的耗竭顯著降低NOD小鼠的發病率[21]。在胰島炎癥情況下，浸潤胰島的NK細胞分泌IL-16增加，促進炎癥反應[22]。另外，NK細胞毒性受體NKp46能夠介導胰島中NK細胞脫顆粒反應，損傷胰島β細胞而加重T1DM病理過程。NKp46缺陷小鼠對小劑量利尿佐菌素誘導糖尿病敏感性顯著下降。在糖尿病的早期階段向NOD小鼠注射可溶性NKp46蛋白可以抑制糖尿病的發展[23]。這些都提示NKp46參與介導NK細胞引起T1DM的過程。

2 T1DM與基因易患性

經典T1DM有較強的遺傳易患性，基因易患性在T1DM發病過程中發揮重要的作用[24]。研究表明，HLA-DR3和DR4等位基因與T1DM的發病密切相關，90%以上T1DM患者被發現有DR3和DR4基因位點[25]。通過觀察T1DM兒童患者HLA的D基因三個亞型(DRB1、DQB1、DPB1)以及A、C、和B基因的表達發現，易患DRB1、DQB1等位基因表達與T1DM發展呈現正相關[26]。另外，GG基因型CYP2R1基因多態性和/或CC基因型CYP27B1基因多態性能夠增加兒童T1DM風險[27]。

3 T1DM與病毒感染

流行病學調查提示，病毒感染能引起T1DM。T1DM患者發病之前常有病毒感染史，而且T1DM發病高峰也往往出現在病毒感染流行之后。流行性腮腺炎、風疹的病毒和能引起脊髓灰質炎的柯薩奇病毒家族感染是誘發T1DM的三個病因。20%患風疹的兒童會有胰島β細胞損傷并且會發展為T1DM。動物實驗也支持病毒在TIDM發病中起重要作用，如Kilham大鼠病毒可誘發具有遺傳易患性的大鼠產生T1DM，腸道病毒與T1DM發病密切相關；胸腺感染柯薩奇病毒B4(CV-B4)也與T1DM的發病呈正相關[28-29]。檢測發現>50%的T1DM患者血中檢測到腸病毒RNA，體外研究表明，腸病毒感染能夠引起β細胞的凋亡[30]。病毒感染引起T1DM的機制主要是通過改變大鼠的免疫狀態而并非由病毒直接侵入胰島所導致。病毒可能與機體蛋白質的氨基酸序列相似，使免疫細胞混淆自體與外來物質，產生自身免疫反應。感冒和流感，會使體內免疫細胞的數量增多，加大自身免疫反應的傷害。病毒雙鏈RNA可激活雙鏈RNA傳導途徑，從而誘導β細胞的凋亡。戊型肝炎病毒感染能夠引起胰島素自身形成抗體，導致T1DM[31]。

4 T1DM與胰島β細胞自身抗體

研究發現，一種只存在于B細胞表面的特殊抗體，稱為64K蛋白質自身抗體的免疫反應是導致T1DM的主要因素[32]。T1DM患者發病前7年體內均有64K蛋白質自身抗體，甚至有的體內并沒有ICA和IAA。64K蛋白質自身抗體的發現可以更準確地標示出糖尿病的高危人群。

5 小結

免疫細胞間(尤其Th1與Th2之間)的比例失調是導致β細胞凋亡的極為重要的因素，各種細胞因子的協調作用在T1DM發病過程中也起著非常重要的作用，其中IL-17、IL-35、IL-33存在著潛在的治療T1DM作用。T1DM發病機制涉及特異性細胞免疫、固有免疫細胞、基因易患性、病毒感染及胰島細胞自身抗體等多方面。對于T1DM的研究還有多方面有待進一步深入，包括NK、T細胞T1DM中的作用及影響因素方面，還缺少深入的分子水平解釋；NK細胞在T1DM研究方面的測量方法以及評估標準有待進一步完善；對于病毒感染在T1DM中作用的考量依然停留在個體水平，且研究對象的代表性不佳。隨著目前檢測手段的不斷更新，在對于T1DM致病機制的研究也將不斷取得最新進展，為臨床防治T1DM提供新的思路與方案。

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